CoNi纳米复合物合成及其对亚甲基蓝的吸附性能研究

化学研究与应用第26卷纳米材料,并对物相及组成进行表征,同时研究了对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明:CoNiLDHs/RGO纳米材料是一种优良的吸附剂,在环境方面有着好的应用前景。1实验部分1．1试剂与仪器氯化钴、氯化镍、聚乙烯吡咯烷酮、氨水、葡萄糖均由成都科龙化工试剂厂提供。AE-200型电子天平(梅特勒托利多仪器有限公司);国华78-1型磁力搅拌器(常州国华电器有限公司);DHG-9101-1SA型电热恒温鼓风干燥箱(上海三发科学仪器有限公司);SHZ-82型恒温振荡器(常州澳华仪器有限公司);UV-2550型紫外分光光度计(日本岛津);UltimaIVX射线粉末衍射仪(日本Rigaku公司);XH-100A型微波催化合成/萃取剂(北京祥鹄科技发展有限公司);JSM-6510LV型扫描电镜(日本JEOL公司)。1．2CoNiLDHs/RGO纳米线的制备(1)石墨烯(RGO)的制备取0．4g葡萄糖加入50mL2mg·L-1的GO溶液中,然后加入0．2mL30%的氨水,在95°C下回流2h,得到RGO。将其离心洗涤后重新分散于50mL的水中。(2)CoNiLDHs/RGO的制备取0．6783gCoCl2、0．5117gNiCl2和5gPVP溶液于50mLH2O,然后加入50mLRGO,再用30%氨水调其pH=9,搅拌1h,老化3天。1．3吸附实验将一定量自制的CoNiLDHs/RGO于50mL亚甲基蓝,然后在SHZ-82型恒温振荡器中进行实验,每隔一定时间取4mL混合液离心,取上清液用UV-2550型紫外分光光度计决定残余液浓度值。吸附量按(1)式计算:qe=(c0-ce)V/m(1)其中,m(g)是吸附剂的质量,qe(mg·g-1)为平衡吸附量,c0(mg·L-1)为初始浓度,ce(mg·L-1)为平衡浓度,V(L)为体积。2结果与讨论2．1XRD、EDS和SEM分析图1产物的XRD(a)和EDS(b)照片,CoNiLDHs(c)和CoNiLDHs/RGO(d)的SEM照片Fig．1XRDpattern(a)andEDSimage(b)oftheproduct,SEMimageofCoNiLDHs(c)andCoNiLDHs/RGO(d)由图1a可知,CoNiLDHs的XRD谱图主要由四个明显的衍射峰组成,分别出现在:2θ=11．3°、44第1期何平,等::CoNiLDHs/RGO纳米复合物合成及其对亚甲基蓝的吸附性能研究22．8°、34．3°和60．4°,与α-Co(OH)2和α-Ni(OH)2的XRD标准谱图一致,且无其他杂峰出现,表明是纯的CoNiLDHs。从RGO的XRD谱图中可以观察到在24°附近有一个明显的衍射峰,与(002)晶面相符。这个峰较宽,是由于结晶度低导致的。而当RGO负载在CoNiLDHs上之后,由于CoNiLDHs高结晶度使得RGO特征衍射峰在复合物中不明显。为了进一步确定RGO负载是否成功,对产物进行了能谱分析,如图1b,从图中看出,产物中有C,Co,Ni,O这几种元素存在,表明RGO已负载上且产物较纯。图1c和1d分别为CoNiLDHs和CoNiLDHs/RGO的扫描电镜照片。从图1c中可以看出,所得CoNiLDHs的基本形貌为不均匀的粒子,这些粒子在各种作用力下通过自组装堆积成疏松的结构,该结构为其吸附亚甲基蓝分子提供了较大的接触面积,更有利于吸附。由图1d可以看到,与RGO的片层结构相比,CoNiLDHs/RGO的片层之间明显的看到不规则的颗粒的分布,且表面变厚而粗糙,这可能是由于大量的单体粒子在RGO片层表面生长的原因。2．2吸附动力学在室温下,取50mg自制的CoNiLDHs/RGO加入到50mL50mg·L-1的亚甲基蓝溶液中,然后在恒温振荡器中进行吸附动力学实验,得到时间与吸附量关系曲线(如图2)。从图中可看出,随着吸附时间的增加,吸附量增加,在前5min吸附速度很快,但随着吸附时间的增加,吸附量开始缓慢增加,最终趋于平衡,吸附量在150min后已经完全达到平衡,因此认为吸附平衡时间为150min。图2吸附亚甲蓝的时间影响曲线Fig．2EffectofcontacttimeontheadsorptionofMB准一级动力学、准二级动力学常用来描述动力学方程,准一级动力学模型认为吸附主要受扩散步聚控制;而准二级动力学模型则认为受化学吸附控制。准一级、准二级动力学线性方程[7,8]:log(qe-qt)=logqe-k1t2．303tqt=tqe+1k2q2e式中,k1、k2是准二级方程速率常数,g·mg-1·min-1;qt,qe分别是任意时刻、平衡时的吸附量,mg·g-1;t是时间,min。图3吸附动力学曲线:a)准一级动力学;b)准二级动力学Fig．3Adsorptionkineti