1、工業(yè)難降解的染料廢水所引發(fā)的水污染問題日益嚴重，尋求高效率、廉價且對環(huán)境有利的水處理材料是目前的迫切需要。由于碳/金屬氧化物復(fù)合材料獨特的物理化學特性，使其在對水處理的吸附及催化氧化方面均具有極其重要的作用。
　　本論文設(shè)計并制備了三種碳/金屬氧化物復(fù)合材料:碳納米管/Fe3O4/羧基碳復(fù)合材料(MCRCPs/CNTs)、核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4@C復(fù)合材料和多孔ZnO@C復(fù)合材料。采用SEM、XRD、FTIR、Raman、XPS、紫

2、外-可見漫反射等對材料進行表征，研究其成分、結(jié)構(gòu)、形貌和所含官能團，并探討了碳/金屬氧化物復(fù)合材料對亞甲藍模擬廢水光催化和吸附性能，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)通過一步水熱碳化法合成了一種基于碳納米管/Fe3O4/羧基碳復(fù)合材料(MCRCPs/CNTs)。運用XRD、SEM、XPS、對MCRCPs/CNTs的組成和形貌進行了檢測。表明MCRCPs/CNTs中含有Fe3O4且CNTs和MCRCPs均勻地混合在了一起，鐵離子與MCR

3、CPs中羧酸根緊密結(jié)合在一起形成羧酸鐵配合物。對PVP在MCRCPs/CNTs合成中作用得出了PVP在實驗過程中均勻地分散了碳納米管。對MCRCPs/CNTs的光催化性能進行了研究，得出了該催化劑在2h內(nèi)對亞甲基藍的降解率可達95％。對在關(guān)照下羥基自由基進行了檢驗，通過對比，說明單位時間內(nèi)MCRCPs/CNTs產(chǎn)生了更多的羥基自由基。通過上述檢測，對MCRCPs/CNTs的光催化機理進行了推導(dǎo)，猜測CNTs作為電子的快速轉(zhuǎn)移通道，來自于

4、MCRCPs中的光致電子可以快速與O2形成超氧化物O2·-，并最終轉(zhuǎn)化為·OH。反應(yīng)結(jié)束后，MCRCPs/CNTs由于含有Fe3O4可磁性快速回收。
　　(2)以硼酸鈉作為實驗催化劑，通過水熱碳化法，合成了高比表面積的核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4@C復(fù)合材料。Fe3O4@C的核殼復(fù)合物通過XRD，TEM和N2的吸附脫附對其進行了表征，顯示該材料是一種高比表面的C包Fe3O4的復(fù)合材料，并將該材料作為吸附劑用于水中亞甲基藍(Methylen

5、e blue，MB)的吸附實驗。吸附試驗中對Fe3O4@C核殼復(fù)合物吸附過程的實驗數(shù)據(jù)進行了朗格繆爾和弗倫德利希等溫線的擬合，發(fā)現(xiàn)兩者都符合吸附過程;對第一動力學、第二動力學和分子內(nèi)分散模型進行了分析。結(jié)果表明，吸附更符合第二動力學模型;對ΔH°，ΔS°，ΔG°和Ea這些熱力學參數(shù)進行了計算，表明吸附是一個可自發(fā)進行的物理吸附。Fe3O4@C的磁性很強，其Ms=30emu/g，吸附結(jié)束后可通過磁性對吸附劑進行快速回收。
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