分级结构ZnO-Al2O3复合物的制备及其吸附性能研究

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ZnO是一种半导体材料,广泛应用于光催化,气敏性与光电性质等方面的研究。由于氧化锌本身的局限性使得其在吸附方面的应用受到限制。为了弥补这一缺陷,本文采用ZnO与另外一种金属氧化物(Al2O3)复合得到ZnO-Al2O3复合物,以期得到比单一ZnO或Al2O3的结构和性能更优异的产物。利用现代表征手段,包括XRD、FT-IR、TEM、SEM、TG-DTA等对产物的结构和形貌进行分析,并且对其进行吸附性能的研究。采用一步水热法,利用异丙醇铝,草酸与硝酸锌制备不同形貌的ZnO-Al2O3复合物。通过探讨硝酸锌的量,反应时间与反应温度等因素对ZnO-Al2O3复合物形貌的影响,得到六角形状结构ZnO-Al2O3复合物,从而确定最佳反应条件。对该复合物进行吸附Pb2+的研究,结果表明:吸附剂对Pb2+的吸附量随着初始浓度的增大而增加,在pH范围为4-7内该吸附剂都具有良好的吸附性能。同时该吸附过程热力学符合Freundlich吸附等温方程,准二级动力学方程更好地描述吸附剂吸附Pb2+的过程。原位生长技术是一种最近发展起来制备复合材料的新方法,是一种有效,简单的合成方法。先采用水热法制备分级结构Al2O3,然后以Al2O3为基体,原位生长制备ZnO-Al2O3复合物,并且对其进行吸附甲基蓝染料性能的研究。该研究结果表明:ZnO-Al2O3复合物具有蒲公英花状结构,对水中甲基蓝染料的吸附效果良好,吸附量高达228.3 mg/g。ZnO-Al2O3复合物对甲基蓝的吸附动力学符合准二级动力学方程,热力学符合Langmuir吸附等温方程,由热力学参数可知该吸附反应为自发和放热的过程。
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