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1、毕业设计（论文）题目：纳米Al2O3对Th()的吸附性能的探讨English Title: Study on adsorbability of Th() on nano-alumina 专 业: 应用化学 学生姓名: 彭 真 学 号: 05051217指导老师: 周 跃 明 二零零九年六月东华理工大学毕业设计（论文） 摘要摘 要采用溶胶-凝胶法制备纳米A12O3，光度法探讨纳米氧化铝对Th()的吸附性能，考察了溶液pH值和盐效应等对吸附的影响。溶液酸度影响A12O3表面电位，从而影响Th4+的吸附，同时A12O3之间产生较强的排斥力；盐效应使Th(OH)4沉淀的溶解度增大，而Na+与Th4+竞
2、争A12O3表面位，使A12O3的吸附减弱。结果表明，不加缓冲溶液控制pH3时Th4+的吸附效果最佳，测得纳米Al2O3对Th()静态吸附容量为15.41 mg/g，对于探讨纳米A12O3对放射性元素等的吸附有较大的意义。关键词：溶胶-凝胶法； 纳米A12O3； 吸附；Th()； pH东华理工大学毕业设计（论文） ABSTRACTABSTRACTThe nanometer A12O3 powders were prepared by the Sol-Gel method. The adsorption behavior of nanometer-sized alumina on Th() wa
3、s investigated by spectrophotometry. Some conditions such as pH value and salt-effect on adsorption behavior were also examined. Solution acidity affected surface potential of alumina, thereby, affected the adsorption to Th4+, simultaneity brought stronger repulsive force between alumina; salt-effec
4、t increased the solubility of Th(OH)4, while competitive effects of Na+ and Th4+ on surface potential of alumina weakened adsorbability of alumina. Its shown that: this case, pH value was 3 without the buffer solution, shew the best adsorbing effect. The static adsorption capacity of Th() is 15.41 m
5、g/g. It has certain significance to study on Its adsorption capacity of some radioactive element.Key word: Sol-Gel; nanometer A12O3; spectrophotometry; Th(); pH东华理工大学毕业设计（论文） 目录目 录1 绪论11.1 纳米材料的性质和分类11.1.1 纳米材料的性质11.1.2 纳米材料的分类11.2 纳米氧化铝的性质及应用21.2.1 纳米氧化铝的晶体结构21.2.2 纳米氧化铝的相变21.2.3 纳米氧化铝材料的应用31.3 纳米氧
6、化铝的制备原理方法及表征31.3.1 制备原理31.3.2 制备方法51.3.3 制备过程中的影响因素61.4 课题的来源、探讨目的及意义71.5 本课题探讨的内容81.5.1 纳米氧化铝的制备81.5.2 纳米氧化铝吸附Th()82 实验部分92.1 实验试剂和仪器92.1.1 主要仪器92.1.2 主要试剂92.2 主要溶液的配制92.3 纳米氧化铝的制备102.3.1 制备方法102.3.2 制备流程图112.4 钍标准曲线的绘制112.5 纳米Al2O3对钍的吸附123. 结果与讨论123.1 电子探针表征123.2 钍溶液稳定性的影响因素123.2.1 pH值123.2.2 缓冲溶液
7、143.3 离心条件的探讨153.4 溶液酸度对吸附的影响153.4.1 缓冲溶液调pH值对吸附的影响153.4.2 离子强度对吸附性能的影响193.4.3 酸度对氧化铝表面电位的影响193.4.4 上清液中铝存在的干扰203.5 吸附等温线203.6 静态吸附容量213.7 结论与展望21参考文献23致 谢25东华理工大学毕业设计（论文） 绪论1 绪论1.1 纳米材料的性质和分类1.1.1 纳米材料的性质纳米材料是80年代初发展起来的新材料领域，纳米粒子的粒径通常在1100 nm之间，属于原子簇与宏观物体交界的过渡状态，具有一系列新异的物理化学特性，因而具备一些优于传统材料的特殊性能，其应用
8、前景很广阔。纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等的特点，及其特有的四大效应1：表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。因而具有良好的热学、光学、电学、磁学以及化学方面的性质。 表面效应。由于表面原子和内部原子所处的环境不同，从而引起的种种特殊效应统称为表面效应。纳米材料随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子所占的百分数将会显著增加。纳米材料由于大部分原子处于表面，原子配位不足，且具有很高的表面能，导致这些表面原子表现出很强的化学活性。 小尺寸效应。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应，它是纳米材料其他效应的基础。当微
9、粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒表面层附近原子密度减小，磁性、光吸收、热阻、电学性能、光学性能、化学活性、催化活性及熔点等与普通晶粒相比都有很大变化，产生一系列奇特的性质。 量子尺寸效应。对介于原子、分子与大块固体间的超微颗粒而言，大块材料连续能带将分裂为分立能级，能级间间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能电场能或磁场能比平均能级间距还小时，会呈现一系列与宏观物体截然不的反常特性，称之为量子尺寸效应。 宏观量子隧道效应。微观粒子具有粒子性又具有波动性，它们可以穿越宏观系统中的势垒并产生变化，称为宏观的量子隧道
10、效应。量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础。1.1.2 纳米材料的分类 按维数纳米材料的基本单元可以分为3类：0维，指在空间3维尺度均在纳米尺度、如纳米尺度颗粒、原子团簇等；1维，指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；2维，指在3维空间中有1维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等；按化学组成可分为：纳米金属、纳米晶体、纳米陶瓷、纳米玻璃、纳米高分子和纳米复合材料；按材料物性可分为：纳米半导体、纳米磁性材料、纳米非线性光学材料、纳米铁电体、纳米超导材料、纳米热电材料等；按应用可分为纳米电子材料、纳米光电子材料、纳米生物医用材料、纳米敏感材料、纳米储
11、能材料等。1.2 纳米氧化铝的性质及应用1.2.1 纳米氧化铝的晶体结构A12O3有多种晶型，目前发现十二种以上，其中常见的有、等。表1 各种氧化铝的晶格结构和晶格常数2A12O3 phasecrystal systema,b,c()Oxygen sub-latticeType of occupied vacancies- A12O3hexagonala=4.7589hcpoctaheedralc=12.991- A12O3hexaganala=9.71octahedral and tetrahedralc=17.86- A12O3cubica=7.911fccoctahedral and t
12、etrahedral- A12O3monoclinica=5.64fccoctahedral and tetrahedralb=2.92c=11.83=104- A12O3tetragonala=7.96fccoctahedral and tetrahedralc=11.70- A12O3hexaganala=5.60octahedral and tetrahedralc=22.5- A12O3dense random packingtetrahedral-A12O3为刚玉(corundum)结构，属于三方晶系R3C空间点群。-A12O3具有熔点高、硬度高、耐磨损和绝缘性优异等特点；-A12O
13、3为六方晶系，是一种含A12O3很高的多铝硅酸盐矿物，它是一种不纯的A12O3，其化学组成可以近似用RO6A12O3和R2O11A1203表示(RO为碱土金属氧化物，R2O表示碱金属氧化物)；-A12O3是最常见的氧化铝低温晶型，具有面心立方晶格，空间点群为FD3M，属于尖晶石结构。1.2.2 纳米氧化铝的相变关于A12O 3的相变的动力学探讨一直备受探讨者的关注。氧化铝的前驱体在锻烧过程中先会产生一系列过渡相氧化铝，然后在高温下转变为-A12O3。AlOOH，的转变属非晶格重建型转变，即过渡型相之间的相变均是为氧离子在同一种排列结构下的相变，随着温度的升高，处于四面体和八面体间隙中的铝离子亚
14、晶格有序度提高，而且相应的缺陷也进一步减少，但没有涉及到氧离子大“骨架”的变化，相变温度较低，而相的转变属晶格重建型转变。1.2.3 纳米氧化铝材料的应用纳米氧化铝因其特殊性能广泛应用于广泛应用于航天、电子、化学化工、医药、催化剂及其载体、橡胶、绝缘材料、陶瓷等领域。表2 纳米A12O3的用途2分类特性材料状态用途工程材料高强度(常温和高温)致密烧结体叶片、转子、活塞、喷灌硬度、强度、韧性致密烧结体切削工具高硬度粉末研磨膏、模具材料、补强材料热功能耐高温致密烧结体高温用增涡、锥体、导弹窗口耐热性致密烧结体耐热结构材料、高温炉传热性高纯薄片集成电路基片电子功能绝缘体高纯烧结体集成电路基片、微波器件离子导体- A12O3钠硫电池磁学功能磁流体发电致密烧结体电离气体通道光学功能透光性致密透明烧结体高压钠灯管、激光窗口透红外光性热压烧结体导弹窗口、卫星整流罩透无线电波致密烧结体导
