| 题名 | Zn(II)在锐钛矿型TiO2和δ-MnO2表面吸附行为的微观机理研究 |
| 作者 | 高爽 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 潘纲 ; 陈灏 |
| 关键词 | EXAFS pH 吸附 可逆性 亚稳平衡态 EXAFS Adsorption Reversibility Metastable-equilibrium adsorption(MEA) |
| 其他题名 | XAFS Studies on adsorption behavior of Zn(II) at Anatase TiO2 /δ-MnO2– water interfaces |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 本文将宏观的吸附实验与X射线吸收精细结构（XAFS）实验相结合，研究了不同pH、离子强度等平衡条件和反应动力学过程对重金属Zn（II）在锐钛矿型TiO2和δ-MnO2表面上的吸附行为及其与吸附可逆性之间关系的影响。主要研究结果如下： 1）研究了不同pH对Zn(II)在锐钛矿型TiO2表面吸附可逆性的影响。宏观实验表明，随着pH由5.8增大至6.8，吸附等温线明显升高，Freundlich吸附常数由1.345 mmol·g-1增加到15.385 mmol·g-1；而体系的不可逆性逐渐降低，不可逆吸附系数(TII)由0.43降低到0.23。EXAFS结果得出，Zn(II)主要是通过共用水合离子中及TiO2表面的O原子结合到TiO2表面上，第一配位层（Zn-O层）原子间距和配位数随着pH增大逐渐降低，Zn(II)在TiO2表面吸附形态从六配位向四配位转化；第二配位层(Zn-Ti层)分析结果表明，存在两个典型的Zn-Ti原子间距，即R1 =0.319~0.334nm(双齿方式结合的强吸附) 和R2=0.366~0.378nm(单齿方式结合的弱吸附)，随着pH升高，强吸附位(CN1 )逐渐减少而弱吸附位(CN2)逐渐增加, 从而导致其在高pH条件下吸附量和可逆性明显增大。EXAFS结果从分子水平说明了该体系在不同pH值条件下表现出的可逆性差异是由于微观吸附状态不同而导致的。 2）研究了阳离子Zn（II）在锐钛矿型TiO2表面吸附的初始溶质浓度(Co)效应。当总量一定的吸附质分批次（1次和3次）加入到吸附剂体系中，吸附等温线呈现出了明显的Co效应：即吸附等温线和可逆性随着吸附质加入批次的不同而改变，且该效应受pH影响。EXAFS结果表明：不同反应动力学过程会使吸附质以不同的亚稳态存在于吸附剂表面，从而导致Zn(II)在TiO2表面强、弱两种结合方式的比例发生变化，进而影响体系的宏观吸附行为和可逆性。 3）研究了不同表面覆盖度对不可逆体系Zn-TiO2和可逆体系Zn-δ-MnO2的吸附机制的影响。研究表明：对于Zn- TiO2体系，随着Zn（II）初始浓度的不同，主要存在两种吸附机制：当Zn（II）浓度较低时，离子强度对吸附量无明显影响，表明此时主要发生了专性吸附；随着Zn（II）浓度的增大，离子强度的影响明显增强，表明此时已经发生了非特定吸附。对于Zn-δ-MnO2吸附体系，亦存在着和不可逆吸附体系相似的现象，即随着Zn（II）浓度的增大，非特定吸附产物比例增加。对以上两个体系，同一等温线上，具有不同表面覆盖度的吸附样品的EXAFS分析结果表明：随着金属氧化物的表面覆盖度的增加，第一配位层Zn-O层配位数都逐渐增大，具有较高表面覆盖度的吸附样品的EXAFS图谱更加接近Zn(aq)的图谱。本研究不仅揭示了Zn在金属氧化物表面吸附机制随表面覆盖度变化的规律，而且为从XAFS水平研究吸附机制提供了一定的信息。 以上的研究结果不仅在宏观上符合MEA理论关于Co效应、pH及不可逆性关系的预测，而且从微观上证实了各种亚稳平衡态的存在，以及不同反应过程对亚稳平衡态的影响。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境水质学 |
| 公开日期 | 2010-06-30 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/534]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 高爽. Zn(II)在锐钛矿型TiO2和δ-MnO2表面吸附行为的微观机理研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论