论文部分内容阅读
本文成功合成了硫酸根阴离子、十二烷基硫酸根阴离子和十二烷基苯磺酸根阴离子插层Fe基水滑石,对材料的晶体结构、物化性能进行了系统研究,考察了其对非离子型农药吡虫啉的吸附行为,初步探讨了吸附机理。论文的主要内容和创新点如下:采用一步共沉淀法首次制备出硫酸根阴离子插层ZnFeⅡFeⅢ水滑石(SO4-LDHs)和十二烷基苯磺酸根阴离子插层ZnFeⅡFeⅢ水滑石(DBS-LDHs),运用XRD、FT-IR、SEM、TEM、TG-MS、穆斯堡尔谱(Mossbauer Spectroscopy:MS)、Rietveld精修、ICP等方法对产物进行了表征。揭示了SO4-LDHs具有绿锈(GR2)型晶体结构,产物中同时存在Fe2+和Fe3+,而DBS-LDHs的晶体结构为常见的3R堆积形式,只存在Fe3+。结合表征结果以及Rietveld精修,给出了SO4-LDHs的超分子结构模型和化学式[Zn0.435Fe0.094ⅡFe0.470Ⅲ(OH)2](SO42-)0.235·1.0H2O。测定产物的对水接触角表明SO4-LDHs是完全亲水的,其对水接触角为00,而DBS-LDHs的对水接触角为1040,其具有很强的疏水性能。采用共沉淀方法成功制备出十二烷基苯磺酸根阴离子、十二烷基硫酸根阴离子插层ZnFeⅢ-LDHs和CaFeⅢ-LDHs,系统研究了层间客体阴离子种类、层板电荷密度、层板金属元素对产物的晶体结构和表面性能的影响。XRD和FT-IR表征表明产物为结晶度良好的水滑石插层材料,测定产物的对水接触角揭示了表面活性剂插层Fe基水滑石具备的疏水功能,基于表征分析的结果,提出了表面活性剂阴离子插层Fe基水滑石的超分子结构模型。运用平衡静态吸附法研究了上述合成材料对非离子型农药吡虫啉的吸附行为,进行了吸附热力学计算。结果表明,表面活性剂改性LDHs对吡虫啉的吸附在所测浓度范围内更符合Linear模型。表面活性剂改性Fe基水滑石由于其层间的疏水区域,能显著提高吡啉的吸附量,吸附过程为吸附质溶入分配相的分配吸附,吡虫啉与吸附剂之间主要存在疏水键力、氢键力和范德华力。吸附热力学计算表明吡虫啉在DBS和DS插层锌铁水滑石上的吸附为放热过程,吸附后自由能减小是吸附的驱动力。