层状α磷酸锆纳米结构材料对环境污染具有吸附功能
层状的α磷酸锆(ZrP)因其层板稳定、结构与活性位点易于设计等特性及潜在的应用价值受到了人们的普遍关注。传统认为α-ZrP导电性能较差,一直未被用于电化学检测研究。α-ZrP剥层处理后,可以充分暴露层板间的活性基团,大大提高了ZrP的反应活性;同时,薄层ZrP具有离子交换性能,对金属离子具有较强的吸附性能,尤其对Pb2+表现出了优异的选择性。在DFT理论计算的辅助下,将非导电的薄层ZrP用作电极修饰材料进行金属离子的电化学检测时,有助于探讨修饰材料的吸附性能与电化学响应的关系,可以揭示修饰材料增强电化学响应的本质。
此外, α-ZrP结构中的-OH易与有机胺络合,而聚苯胺(PANI)纳米结构具有丰富的功能基团,将α-ZrP与PANI复合时可保留甚至增强两种材料的特点。此无机-有机复合材料在处理水中有机污染物时能充分发挥两种材料的协同作用,增强对有机污染物的吸附能力。
将不同比例的PANI/α-ZrP纳米复合材料应用于水环境中进行阴离子性质的有机污染物(甲基橙)的吸附测试,确定具有最佳吸附性能的复合材料,并进一步研究了该复合材料对甲基橙、亚甲基蓝、刚果红等多种有机污染物的吸附性能,探讨了溶液pH值对吸附效果的影响,研究了吸附动力学、吸附等温线和脱附再生实验。实验结果表明,PANI/α-ZrP纳米复合材料对有机污染物的吸附作用主要为吸附剂材料与吸附质表面电荷间的静电作用力;而且,吸附速率较快,吸附动力学过程符合拟二级动力学模型,等温吸附过程符合Langmuir等温吸附
模型,通过对等温吸附的数据分析可知,PANI/α-ZrP对甲基橙、亚甲基蓝、刚果红等有机污染物的有较好的吸附容量;同时,通过调节溶液的pH值后,对该材料的脱附再生性能进行了系统评估,实验结果表明,该复合材料可以实现重复利用。根据以上结论可以推测,PANI/α-ZrP复合材料是一种较为理想的并且具有很大应用前景的吸附材料,有望应用于纺织厂工业废水中对有机染料类物质的去除。
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