多壁碳纳米管氧化改性及其对酚类吸附性能的研究

摘要：

针对目前有机废水(尤其是酚类废水)污染严重的问题, 通过混酸氧化法对多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes, MWCNTs)进行氧化改性(MWCNT-O), 并研究其改性前后对苯酚、对甲苯酚、对甲氧基苯酚、对羟基苯甲醛和对硝基苯酚 5 种典型酚的吸附作用.结果表明: 298 K 下, 与未改性的 MWCNTs 相比, MWCNTs-O 对 5 种酚类物质的吸附量均有提升.5 种酚类物质在 MWCNTs-O 表面的吸附量有差别, 顺序为对硝基苯酚>对甲氧基苯酚>对羟基苯甲醛>对甲苯酚>苯酚.吸附过程符合 Langmuir 吸附等温方程, 主要为单分子层化学吸附.对 MWCNTs-O 进行表面官能团测试、透射电镜分析和拉曼光谱分析, 发现氧化改性后材料表面的酸性含氧官能团增多, 缠绕度降低, 整体分散性增强, 石墨化程度有所提升.通过研究分子结构与吸附量之间的关系, 发现吸附量与酚类物质的电子能量(electronic energy, EE)有显著的相关性, MWCNTs-O表面垂直的 π 电子和酚类物质的 π 电子形成 π-π 共轭作用.因此, EE 可以作为酚类物质在 MWCNTs-O 表面平衡吸附量的预测性指标.

关键词：多壁碳纳米管、酚类物质、氧化改性、吸附、π-π 共轭

所属期刊栏目：55

分类号：O64;U26

资助基金：国家自然科学基金51409285

在线出版日期：2020-01-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：960-966