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研究生:邱惠敏
研究生(外文):Hui-Min Chiu
論文名稱:鈦酸鹽奈米管用於吸附去除銦離子之研究
論文名稱(外文):The application of titanate nanotubes for the adsorption removal of indium ions
指導教授:曾雯卿傅崇德
指導教授(外文):Wen-Chin TsenChung-Te Fu
口試委員:周錦東李中光
口試委員(外文):Jing-Dong ChowChung-Kung Lee
口試日期:2013-05-30
學位類別:碩士
校院名稱:萬能科技大學
系所名稱:材料科學與工程研究所在職專班
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:52
中文關鍵詞:鈦酸鹽奈米管水熱合成法
外文關鍵詞:titanate nanotubeshydrothermal method
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本研究主要是在探討鈦酸鹽奈米管鈉含量對於奈米管孔洞結構及對於銦離子吸附性質之影響。研究首先經由水熱合成法在反應溫度150oC及反應時間24小時下合成鈦酸鹽樣品,接著使用不同濃度之鹽酸溶液進行酸洗以獲得不同鈉含量之鈦酸鹽奈米管。針對上述合成步驟所得之鈦酸鹽奈米管,分別使用AA、TEM、XRD、氮吸脫附曲線及界達電位分析儀等儀器分別鑑定樣品之鈉含量、表面型態、微結構、孔洞結構(表面積、孔隙體積及孔洞大小分佈)及表面電荷隨酸洗濃度之變化情形。在銦離子之吸附應用方面,實驗結果指出在pH < 2.8時,不管鈦酸鹽奈米管鈉含量之高低,其均是一個相當良好之吸附劑,其對水溶液中銦離子之吸附量可高達 200 mg/g。研究過程並探討銦離子吸附對鈦酸鹽奈米管孔洞結構之影響,及透過對銦離子之吸附動力及平衡數據之模式分析來了解銦離子之吸附機制。
The potential of adsorptive removal of In(III) ions with titanate nanotubes (TNT) was investigated. TNT was prepared via a hydrothermal treatment of TiO2 powders in a 10 M NaOH solution at 150 oC for 24 h, and subsequently washed with HCl aqueous solution of different concentrations. Effects of acid washing process on surface chemical properties and microstructures of TNT were characterized with atomic absorption spectrometry, zeta potential, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and nitrogen adsorption-desorption isotherms. Effects of the alteration of microstructures of TNT, induced by the acid washing process, on the In(III) ions adsorption were discussed. It was experimentally concluded that no matter the amount of Na+ in the TNT, it might be a good adsorbent for the removal of In(III) ions from aqueous solution with adsorption capacity reaching 200 mg/g. The adsorption mechanisms of In(III) ions from aqueous solution onto TNT were examined with the aid of model analyses of the adsorption equilibrium and kinetic data of In(III) ions.
目 錄
中文摘要………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………Ⅱ
目錄……………………………………………………………………Ⅲ
圖目錄…………………………………………………………………Ⅵ
表目錄…………………………………………………………………Ⅶ

第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 銦資源之特性及應用 3
2.1.1 銦資源之特性 3
2.1.2 銦的主要用途 5
2.2 銦的回收技術 6
2.2.1 銦的回收途徑 6
2.2.2 採礦及冶鍊程序之回收 7
2.2.3 ITO廢靶材之回收 7
2.3 廢液中銦的富集及回收技術 9
2.3.1 液相萃取法 9
2.3.2 固相萃取法 10
2.3.3 生物吸著法 11
2.4 銦的替代性 11
2.5 鈦酸鹽奈米管之製備、鑑定及應用 11
第三章 實驗材料及研究方法 17
3.1實驗藥品 17
3.2實驗儀器與設備 18
3.3 研究架構 19
3.4 實驗項目與步驟 20
3.4.1鈦酸鹽奈米管吸附劑之製備 20
3.4.2 鈦酸鹽奈米管吸附劑之鑑定 21
3.4.3銦離子吸附實驗 22
3.5 理論分析 22
第四章 結果與討論 25
4.1 鈦酸鹽奈米管之鑑定 25
4.1.1 TEM照片 25
4.1.2 XRD 圖譜 27
4.1.3 氮吸附曲線 28
4.1.4 界達電位 31
4.2 鈦酸鹽奈米管對銦離子之吸附 32
4.2.1 不同pH值下之吸附量 32
4.2.2 銦離子吸附對鈦酸鹽奈米管微結構之影響 33
4.2.3 吸附平衡曲線 34
4.2.4 吸附動力曲線 36
第五章 結論與建議 39
5.1 結論 39
5.2建議 40
參考文獻 41

圖 目 錄
圖 2.1 銦離子濃度隨pH值變化之情形4
圖 2.2 近十年銦年平均價格之變動趨勢5
圖 3.1 研究架構19
圖 4.1 使用酸洗濃度 (a) 10-1 (S-1),(b) 10-2 (S-2),(c) 10-3 (S-3),
(d) 10-4 (S-4) 及 (e) 10-5 N (S-5) 製備所得之鈦酸鹽奈米管
之 TEM 照片26
圖 4.2 使用不同酸洗濃度製備所得之鈦酸鹽奈米管之XRD圖譜27
圖 4.3 S-1,S-2,S-3,S-4 及 S-5樣品之氮氣吸脫附曲線30
圖 4.4 S-1,S-2,S-3,S-4 及 S-5樣品之孔洞大小分佈曲線30
圖 4.5 S-1 至S-5 之界達電位和 pH 值之關係31
圖 4.6 溶液 pH 值對鈦酸鹽奈米管吸附銦離子之影響33
圖4.7 S-5樣品在吸附銦離子前後其XRD圖譜之變化34
圖4.8 不同溫度及pH 2.65下,銦離子在S-5樣品上之Langmuir
及 Freundlich 吸附平衡曲線35
圖4.9 S-5樣品在不同溫度下之吸附動力數據和擬二階動力模式
之擬合結果36
圖 4.10 S-5 樣品在不同溫度下之吸附動力數據依擴散模式座標
所繪製之圖形37
圖4.11 不同溫度下,S-5樣品吸附銦離子之Bt 和 t的關係圖37

表目錄
表 2.1 銦及銦錫氧化物的物化性質3
表 2.2 地殼元素尚可使用年限統計表4
表3.1 本研究所使用之實驗藥品相關資料17
表3.2 本研究所使用之儀器及設備相關資料18
表 4.1 鈦酸鹽奈米管之鈉含量、比表面積、平均孔洞大小及比
孔隙體積31
表4.2 銦離子在S-5樣品上之Langmuir 及 Freundlich 吸附平衡
曲線常數35
表 4.3 S-5樣品在不同溫度下之吸附動力數據和擬二階動力模式
之擬合結果38


參考文獻
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