二硫化钼/氧化石墨烯和碳化物衍生碳对水中六价铬的吸附研究

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六价铬(Cr(Ⅵ))因具有高毒性、持久性和不可生物降解性而倍受关注。氧化石墨烯(GO)归功于自身独特的物理化学性质对水中重金属、染料、氟离子等具有显著的吸附能力。然而GO在以溶液为介质的制备过程中存在着不可逆的堆叠,使其在重金属吸附处理的应用中受到一定的限制。二硫化钼(MoS2)被广泛地应用研究于电化学器件、储氢材料、催化剂、电容器和固体润滑剂等方面,主要原因是二硫化钼具有特殊的“三明治”式的化学结构。碳化物衍生碳(CDC)是一种典型的碳材料,它具有高表面积和高孔体积,在气体吸附储存领域体现了优异的吸附性能。通过简单的水热合成过程制备一种新型的吸附剂MoS2/氧化石墨烯复合材料并成功地应用于水中Cr(Ⅵ)吸附研究。采用SEM、TEM、XRD、BET和XPS表征方法对MoS2/GO的形貌和结构进行表征分析。结果表明,MoS2层成功地生长在氧化石墨烯层表面且具有更好的性质。MoS2/GO复合材料的比表面积为81.335 m2/g,明显高于GO(57.196 m2/g)和MoS2(1.567 m2/g)。对Cr(Ⅵ)吸附研究结果显示,MoS2/GO在pH值范围为2.010.0时,均保持着很好的吸附能力。在25°C下通过Langmuir等温线方程计算所得的最大吸附量在pH 2.0时为268.82 mg/g,pH 4.6时为192.63 mg/g。MoS2/GO表面的孔隙吸附作用,静电吸引作用和还原作用被认为是去除Cr(Ⅵ)可能的机理。因此,MoS2/GO对水中Cr(Ⅵ)具有巨大的应用潜力。以钛锡碳(Ti2SnC)为前驱体在1000°C、800°C和600°C的条件下氯化处理,成功制备了一种新型吸附剂碳化物衍生碳(CDC),并应用于水中Cr(Ⅵ)吸附研究。采用SEM、XRD、BET和XPS表征方法对CDC的形貌和结构进行表征分析。结果表明,三个温度下制备所得的CDC材料均具有高比表面积,CDC-1000°C,CDC-800°C和CDC-600°C的比表面积分表为1771.540 m2/g,1548.392 m2/g和760.494 m2/g。对Cr(Ⅵ)吸附研究结果显示,溶液pH值是影响吸附效果的重要因素,吸附最佳pH值为2.0。在25°C下通过Langmuir等温线方程计算所得的CDC-1000°C,CDC-800°C和CDC-600°C的最大吸附量分别为73.53 mg/g,160.00 mg/g和73.48 mg/g。因此,CDC材料对水中Cr(Ⅵ)具有较好的吸附吸附性能。
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