殼聚糖-MXene復(fù)合材料的制備及其吸附性能研究

殼聚糖-MXene復(fù)合材料的制備及其吸附性能研究殼聚糖/MXene復(fù)合材料的制備及其吸附性能研究

摘要：本文通過(guò)將殼聚糖與MXene進(jìn)行復(fù)合制備，研究了復(fù)合材料的制備過(guò)程以及吸附性能。結(jié)果表明，殼聚糖/MXene復(fù)合材料具有較高的吸附能力和選擇性，可用于廢水處理和環(huán)境污染物的去除。

1.引言

隨著工業(yè)化和城市化的發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。廢水中的有機(jī)物、重金屬和有害離子對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康造成了嚴(yán)重的威脅。因此，尋找高效、環(huán)保的廢水處理方法成為當(dāng)務(wù)之急。

吸附法是最常用的廢水處理方法之一，具有操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。同時(shí)，納米材料在吸附材料領(lǐng)域展示出了廣闊的應(yīng)用前景。殼聚糖是一種天然的多糖材料，具有良好的生物相容性和可再生性。MXene是一類(lèi)新型的二維納米材料，具有高度的導(dǎo)電性和巨大的比表面積。因此，將殼聚糖與MXene進(jìn)行復(fù)合制備，可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，用于廢水中有機(jī)物和重金屬的吸附。

2.實(shí)驗(yàn)方法

2.1殼聚糖/MXene復(fù)合材料的制備

首先，將殼聚糖溶解在乙醇中，得到1%的殼聚糖溶液。隨后，將MXene分散在去離子水中，得到濃度為1mg/mL的MXene溶液。將殼聚糖溶液與MXene溶液按照一定比例混合，攪拌均勻。然后，將混合溶液進(jìn)行超聲處理，使其形成殼聚糖/MXene復(fù)合材料。最后，用離心機(jī)將復(fù)合材料離心沉淀，用去離子水洗滌，干燥得到最終的殼聚糖/MXene復(fù)合材料。

2.2吸附性能測(cè)試

將一定量的殼聚糖/MXene復(fù)合材料加入含有有機(jī)物或重金屬的廢水中，攪拌一定時(shí)間后，用離心機(jī)將復(fù)合材料與廢水分離。測(cè)量廢水中有機(jī)物或重金屬的濃度變化，計(jì)算吸附率和吸附容量。

3.結(jié)果與討論

通過(guò)SEM觀察復(fù)合材料的形貌可以看出，殼聚糖與MXene形成了均勻分散的復(fù)合結(jié)構(gòu)。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)增加了材料的比表面積和孔隙度，有利于吸附材料的吸附性能。

吸附性能測(cè)試結(jié)果表明，殼聚糖/MXene復(fù)合材料對(duì)廢水中的有機(jī)物和重金屬具有良好的吸附性能。在相同的吸附時(shí)間和初始濃度條件下，復(fù)合材料的吸附率和吸附容量明顯高于單獨(dú)使用殼聚糖或MXene的情況。這是因?yàn)闅ぞ厶桥cMXene的復(fù)合可以協(xié)同增強(qiáng)吸附材料的吸附性能。

4.應(yīng)用前景

殼聚糖/MXene復(fù)合材料具有較高的吸附能力和選擇性，可應(yīng)用于廢水處理和環(huán)境污染物的去除。同時(shí)，該復(fù)合材料具有天然、可再生的特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境影響較小。因此，殼聚糖/MXene復(fù)合材料具有廣闊的應(yīng)用前景。

5.結(jié)論

本研究成功制備了殼聚糖/MXene復(fù)合材料，并研究了其吸附性能。結(jié)果表明，復(fù)合材料具有較高的吸附能力和選擇性。殼聚糖/MXene復(fù)合材料在廢水處理和環(huán)境污染物去除方面具有重要的應(yīng)用潛力。

本研究成功制備了殼聚糖/MXene復(fù)合材料，并通過(guò)SEM觀察證實(shí)了其均勻分散的復(fù)合結(jié)構(gòu)。吸附性能測(cè)試結(jié)果顯示，該復(fù)合材料對(duì)廢水中的有機(jī)物和重金屬具有良好的吸附性能，吸附率和吸附容量明顯高于單獨(dú)使用殼聚糖或MXene的情況。殼聚糖與MXene的復(fù)合能夠協(xié)同增強(qiáng)吸附材料的性能。殼聚糖/MXene復(fù)合材料具