摘要
长期以来，水体中重金属离子的污染一直是人们密切关注的问题。Pb2+被认为是环境中毒性最大的重金属之一，水体中Pb2+含量过高会危害人体组织功能和神经系统，造成水体环境中鱼虾类动物的死亡。近年来吸附法因其成本低、操作工艺简单、无二次污染等优点被广泛应用于水体重金属处理，但赋予吸附材料的选择性一直是行业研究的难点。二硫化钼（MoS2）是一种新兴的环境修复材料。根据路易斯酸碱理论，S2-对Pb2+有很强的选择吸附性。然而MoS2中相邻分子层间距离仅为0.298 nm，导致Pb2+（有效离子半径为0.2655 nm）难以进入中间层，只能被暴露在边缘的活性位点吸附。通常MoS2的活性中心主要集中在边缘位点和S空位，天然存在的MoS2均为2H相，相对稳定，不易形成活性吸附位点。相反1T相MoS2具有活性基面，但结构不稳定且自然环境中几乎不存在。因此，制备 1T/2H 混晶相MoS2对维持结构稳定性、增加活性位点和赋予材料选择吸附性具有重要意义。本文以蒙脱土（MMT）为基体，通过水热法制备混晶相MoS2/MMT复合材料。采用阳离子填充法改性MMT驱动MoS2在其表面均匀分散，进一步调控MoS2形貌以增加活性位点的暴露，并探究不同1T相含量的MoS2/MMT对水体中Pb2+的吸附机理。具体内容如下： 1）片状MoS2/MMT。通过引入氟化钠（NaF）将MoS2刻蚀为片状颗粒，其中Na+的插入有助于诱导MoS2由2H相向1T相转变，提供大量S空位，暴露出Mo4+。同时MMT中部分[Si4O10]4-被F-腐蚀，促进Si-O-Mo键形成，提高电荷转移速率，使MoS2中S2-具有高负电荷密度，对Pb2+最大吸附量为97.09 mg·g-1。此外在Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+与 Pb2+共存体系下，对 Pb2+的选择性去除率为 88.62%，但 Na+插层诱导作用生成1T相含量较低（26.15%）。 2）球状MoS2/MMT。在1）的基础上，采用表面活性剂（PVP）对 MoS2 的结构进行修饰。利用其长分子链的位阻效应合成球状MoS2/MMT。表征结果表明与片状 MoS2/MMT 相比，球状 MoS2中1T相含量（45.88%）有所增加，且在MMT表面分散更均匀，对Pb2+吸附容量为90.09 mg·g-1。并且多金属离子体系下对Pb2+选择性去除率为92.31%，但片状MoS2堆叠形成球状严重影响活性位点的暴露。 3）花状 MoS2/MMT。在 1）和 2）的基础上，加入过量硫脲合成具有结构缺陷的花状MoS2。MoS2纳米片不同的生长方向导致其活性位点充分暴露，特殊的结构缺陷使MoS2中1T相含量（62.80%）明显高于片状、球状MoS2/MMT，吸附容量可达175.57 mg·g-1。同时在含多种金属离子的水溶液中对Pb2+的选择去除率可达98%。吸附机理表明Pb2+可通过活性位点、MMT边缘-OH和层间离子交换三种途径被吸附，并可通过化学计算得到验证。 本文成功制备出 MoS2/MMT 复合材料，通过改变合成机制调控MoS2形貌以解决其活性位点暴露不足问题，并开发具有较高含量1T相 MoS2的制备工艺，为合成具有高活性位点的 MoS2材料提供有效方法，对废水中Pb2+的选择性去除具有重要指导意义。
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