|
文献速读 J. Hazard. Mater.：用碳点包覆层状双氢氧化物用于高效去除多种染料  题目 题目：Coating layered double hydroxides with carbon dots for highly efficient removal of multiple dyes 用碳点包覆层状双氢氧化物用于高效去除多种染料 关键词 关键字：层状双氢氧化物、碳点、混合、吸附、染料 来源 出版年份：2022年 来源：Journal of Hazardous Materials 课题组：吉林化工学院连丽丽和娄大伟课题组 研究背景 印染废水会对人类和水生生态系统中生物的健康和安全构成威胁。因此，印染废水在排放到水生态系统之前，必须先净化到安全的水平。在众多的废水处理技术中，吸附是最简单、有效、安全地控制污染的方法。各种纳米材料，如碳基材料、天然生物聚合物、金属材料、金属－有机框架、共价有机框架和合成高分子材料已被开发并用于吸附有毒染料。然而，由于可接触的结合位点较少、吸附能力有限、取决于pH值、前驱体昂贵，制备过程复杂等负面因素不利于实际工程应用。而层状双氢氧化物（LDHs）以及煅烧产物层状双氧化物（LDOs）由于自身具备无毒、低成本、合成简便等优点，成为潜在的有毒污染物吸附剂。 研究出发点 为了扩大LDHs/LDOs纳米材料的实际应用，研究人员开发了各种各样的含水滑石杂化材料，其中，有研究人员提出用碳点（CDs）与LDH杂化，以提高LDH的吸附能力。然而，现有制备CDs的方法存在产率低，后期处理麻烦，具有高度亲水性等缺陷，使得LDH-CDs杂化材料的应用受到限制，特别是不利于非极性和弱极性物质的吸附。因此，急需对制备LDH-CDs杂化材料这一方法进行改进。 研究内容 本文作者提出了一种新的方法，将有机阴离子修饰的MgAl-LDH原位化学转化为相应的CDs包覆的MgAl-LDO杂化（CDs/MgAl-LDO）。值得注意的是，本研究以MgAl-LDO为底物，以十二烷基苯磺酸钠（SDBS）为碳源，在热解过程中生成了石墨CDs，避免了耗时的CDs纯化过程。与之前报道的杂化材料相比，CDs包覆LDOs具有疏水性。因此，它为提高阴离子和阳离子染料的吸附性能提供了新的可能性。此外，通过电子显微镜、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对CDs/MgAl-LDOs的结构和表面性质进行了表征。通过比较杂化产物与原始LDH的吸附性能，评价了CDs在CDs/MgAl-LDO中的作用。确定了影响CDs/MgAl-LDO吸附性能的主要因素，并探讨了吸附机理。  图1 （a）MgAl-LDH、SDBS@MgAl-LDH和CDs@MgAl-LDO的XRD图；（b）FTIR图；（c）MgAl-LDO和CDs@MgAlLDO的N2吸附/脱附等温线（d，e）CDs@MgAl-LDO的碳1s和氧1s的XPS光谱图；（f）MgAl-LDO与CDs@MgAl-LDO的静态接触角  图2 （a、b）MgAl-LDO的SEM图，（c、d）CDs@MgAl-LDO的SEM图；（e）CDs@MgAl-LDO的EDS图；（f）CDs@MgAl-LDO的元素映射；（g，h）CDs@MgAl-LDO的高分辨率TEM图  图3 （a）CDs@MgAl-LDO上染料吸收随吸附时间的变化曲线图（m=0.003 g；V=50 mL；温度=25℃）；（b）PS模型拟合图；（d）粒子内扩散模型拟合图  图4 CDs@MgAl-LDO吸附机理示意图 主要结论 本研究开发了一种简单的方法来制备一种新型的包覆CDs的LDO杂化材料。这种杂化材料是在LDH表面通过碳化将SDBS原位转化为CDs而得到的。CDs@Mg/Al-LDO的比表面积提高到28.61 m2/g，呈六角形层状纳米结构。EDS分析和元素测试表明CDs在LDO表面分散良好，碳含量高达16.8%。由于LDOs的亲水性和包覆CDs的疏水性，CDs@Mg/Al-LDO对本研究所用的三种染料（MG、DB5和CR ）表现出优异的吸附能力，同时在水中保持良好的分散性。由Langmuir等温模型计算得出，CDs@Mg/Al-LDO对MG、DB5和CR的最大吸附量为3628.9~5174.1 mg/g。本文提出的简易方法为制备用于印染废水处理的碳/LDO杂化材料提供了一种有效的替代活性碳材料和其他商用材料的方法。 本期编者简介 翻译： 刘建伟 硕士生 深圳大学 审核： 钟安楠 硕士生 深圳大学 排版： 郭泓汝 硕士生 深圳大学 本期学术指导 何 闯 博士后 深圳大学 龙武剑 教 授 深圳大学 文献链接： https:///10.1016/j.jhazmat.2021.127613 |
|
|
