多級(jí)結(jié)構(gòu)α-MoO3空心微球的構(gòu)筑及其對(duì)有機(jī)染料的吸附性能

隋麗麗, 王潤(rùn), 趙丹, 申書昌, 孫立, 徐英明, 程曉麗, 霍麗華

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多級(jí)結(jié)構(gòu)-MoO3空心微球的構(gòu)筑及其對(duì)有機(jī)染料的吸附性能

隋麗麗1, 王潤(rùn)1, 趙丹2, 申書昌1, 孫立1, 徐英明2, 程曉麗2, 霍麗華2

(1. 齊齊哈爾大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院, 齊齊哈爾 161006; 2. 黑龍江大學(xué) 化學(xué)化工與材料學(xué)院, 功能無(wú)機(jī)材料化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 哈爾濱 150080)

具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體金屬氧化物, 其特有的立體空間結(jié)構(gòu)使材料具有超高活性, 在吸附領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。研究采用簡(jiǎn)單的一步溶劑熱法制備了空心球狀的MoO2前驅(qū)體, 400 ℃熱處理后得到多級(jí)結(jié)構(gòu)-MoO3空心微球。空心球的直徑為600~800 nm, 由寬度約70 nm的納米棒構(gòu)筑而成。該球狀-MoO3納米材料對(duì)亞甲基藍(lán)(MB)染料具有優(yōu)良的吸附性能。當(dāng)-MoO3吸附劑用量為0.5 g/L、MB染料濃度為20 mg/L、吸附時(shí)間為5 min時(shí), 移除率可達(dá)到73.40%。吸附60 min時(shí), 吸附達(dá)到平衡, 此后移除率為97.53%~99.65%。該吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型, 吸附等溫線符合 Langmuir 模型擬合, 最大吸附量為 1543.2 mg/g。-MoO3微球由于多級(jí)且中空的納米結(jié)構(gòu), 對(duì)MB染料具有用量少、吸附速率快和吸附完全等特點(diǎn)。該材料可以用于吸附廢水中其他有機(jī)染料。

多級(jí)結(jié)構(gòu);-MoO3空心球; 溶劑熱法; 亞甲基藍(lán); 吸附性能

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展, 工業(yè)廢水的排放導(dǎo)致環(huán)境污染日益嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì), 全球每年排放超過(guò)10萬(wàn)種商業(yè)染料, 排放總量超過(guò)7×105噸, 這些染料多數(shù)為合成的有機(jī)染料, 具有較強(qiáng)的毒性、誘變以及致癌性, 不能被生物降解, 而且在生物體內(nèi)累積容易引起疾病及生物功能紊亂, 對(duì)人類及生物的生存產(chǎn)生極大的危害。所以, 廢水排放之前, 必須有效地去除其中的染料。目前, 處理廢水中有機(jī)染料的方法主要有生物法、吸附法、化學(xué)氧化法、光催化降解法和膜分離法等[1-3], 吸附法以其簡(jiǎn)單、高效和低成本的優(yōu)勢(shì)而受到廣泛關(guān)注。金屬氧化物納米材料具有優(yōu)良的物理及化學(xué)穩(wěn)定性和獨(dú)特的表面活性, 在吸附領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價(jià)值。已報(bào)道的MgO[4]、NiO[5-6]、Fe2O3[7]和WO3[8]等多孔納米材料對(duì)染料具有良好的吸附性能, 但金屬氧化物納米材料在吸附過(guò)程中存在易團(tuán)聚、可利用的比表面積小、吸附性能受pH和溫度影響較大等缺點(diǎn), 限制了其在染料吸附領(lǐng)域的應(yīng)用。

材料性能主要由其顯微結(jié)構(gòu)、構(gòu)成方式和種類決定?？刂瓢雽?dǎo)體金屬氧化物的形貌是提高材料性能的有效手段。多級(jí)結(jié)構(gòu)是指由一種或多種低維納米結(jié)構(gòu)單元構(gòu)建的具有多維度的納米或微米結(jié)構(gòu)[9]。這種特有的空間結(jié)構(gòu)不僅能保持低維構(gòu)筑單元原有的物理及化學(xué)特性, 還可以改善納米材料易團(tuán)聚等諸多不利影響, 而且這種相互支撐、交聯(lián)的骨架立體結(jié)構(gòu)可以提供更多的活性表面, 更有利于電子傳輸以及吸附分子吸附在材料表面, 在催化、電存儲(chǔ)、吸附和傳感器等諸多領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。

MoO3是一種環(huán)境友好的n型半導(dǎo)體金屬氧化物, 在催化劑[10]、吸附[11]和氣體傳感器[12]等領(lǐng)域得到了廣泛研究與應(yīng)用。目前, 對(duì)MoO3的研究多集中在納米片、納米帶、納米棒、納米粒子等低維納米結(jié)構(gòu)上, 而關(guān)于多級(jí)結(jié)構(gòu)MoO3的報(bào)道則相對(duì)較少, 主要集中在由納米顆粒組成的空心球和由低維納米帶、納米纖維、納米片構(gòu)筑的花型MoO3上[13-17]。但是, 多級(jí)結(jié)構(gòu)氧化鉬納米材料的制備通常比較復(fù)雜, 有時(shí)需要引入模板劑和表面活性劑, 后續(xù)處理比較繁瑣, 而且目前對(duì)多級(jí)結(jié)構(gòu)MoO3材料在染料吸附方面的研究報(bào)道也極少。因此, 有必要探索簡(jiǎn)單的構(gòu)筑多級(jí)結(jié)構(gòu)MoO3納米材料的合成方法, 并將其應(yīng)用于吸附領(lǐng)域。

本工作采用簡(jiǎn)單的溶劑熱法設(shè)計(jì)合成了MoO2空心球前驅(qū)體, 經(jīng)煅燒后得到多級(jí)結(jié)構(gòu)-MoO3空心微球, 以亞甲基藍(lán)(MB)為目標(biāo)染料, 在室溫和自然光條件下, 測(cè)試了該納米材料對(duì)MB的吸附性能, 研究了MB初始濃度、吸附劑用量和吸附時(shí)間對(duì)吸附性能的影響, 并確定了較佳的吸附測(cè)試條件。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 多級(jí)結(jié)構(gòu)α-MoO3空心球的制備

稱取0.14 g乙酰丙酮氧鉬放入50 mL稱量瓶中, 加入30 mL正丁醇, 超聲10 min, 使乙酰丙酮氧鉬均勻分散在正丁醇溶劑中; 然后在磁力攪拌下, 逐滴滴加5 mL 1 mol/L HNO3, 攪拌1 h后, 將上述混合溶液轉(zhuǎn)移至50 mL帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中, 密封后在220 ℃反應(yīng)12 h, 自然冷卻至室溫。將反應(yīng)釜中的黑色沉淀依次用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌5次, 60 ℃烘干得到MoO2前驅(qū)體, 再將MoO2前驅(qū)體在400 ℃空氣氣氛下熱處理2 h, 得到白色的-MoO3空心微球材料。

1.2 吸附性能測(cè)試

在稱量瓶中加入20 mL一定濃度的MB染料溶液, 然后稱取一定質(zhì)量的-MoO3微球吸附劑倒入MB溶液中, 室溫磁力攪拌一定時(shí)間后, 懸浮液用高速離心機(jī)離心1 min, 離心速度為8000 r/min, 用滴定管吸取上層清液置于石英比色皿中, 以蒸餾水作參比, 用紫外-可見分光光度計(jì)在波長(zhǎng)400~ 800 nm范圍內(nèi)掃描, 并在最大吸收波長(zhǎng)664 nm處讀取其吸光度值。吸附劑-MoO3微球?qū)B的吸附效率用移除率表示, 計(jì)算公式如下:

式中,C為吸附時(shí)的染料濃度(mg/L),0為染料的初始濃度(mg/L)。

式中,q為時(shí)刻的吸附容量(mg/g),為染料溶液的體積(mL),為吸附劑的質(zhì)量(mg)。

2 結(jié)果與討論

2.1 組成和物相

為了確定溶劑熱法合成得到的前驅(qū)體和煅燒后產(chǎn)物的晶相和純度, 采用XRD技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析。圖1為前驅(qū)體和400 ℃熱處理產(chǎn)物的XRD圖譜, 其中曲線a為前驅(qū)體的XRD圖譜, 與MoO2標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS 65-5787)一致, 說(shuō)明前驅(qū)體為純相的MoO2。為了得到穩(wěn)定的-MoO3, 將前驅(qū)體在空氣中400 ℃煅燒2 h, 產(chǎn)物的XRD圖譜如曲線b所示, 所有的衍射峰與正交相-MoO3標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS 05-0508)相吻合, 而且衍射峰很強(qiáng)且尖銳, 說(shuō)明產(chǎn)物的結(jié)晶度很高。

圖1 前驅(qū)體(a)和400 ℃煅燒2 h后產(chǎn)物(b)的XRD圖譜

圖2 前驅(qū)體在400 ℃空氣中煅燒2 h后產(chǎn)物的FT-IR譜圖

圖2為前驅(qū)體400 ℃煅燒產(chǎn)物的紅外吸收光譜圖, 在波數(shù)3431和1634 cm?1附近的吸收峰歸屬于樣品吸附水分子的O?H鍵的伸縮和彎曲振動(dòng)[18], 在986 cm?1處的吸收峰由Mo=O的伸縮振動(dòng)產(chǎn)生, 876 cm?1處的吸收峰對(duì)應(yīng)Mo2–O化學(xué)鍵的振動(dòng) 模式, 607 cm?1處的吸收峰對(duì)應(yīng)Mo3–O的伸縮振 動(dòng)[19-20]。以上分析表明, 前驅(qū)體MoO2在空氣煅燒轉(zhuǎn)變?yōu)榧兿嗟腗oO3。以上結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了上述XRD結(jié)論。

2.2 形貌和精細(xì)結(jié)構(gòu)

圖3為球形前驅(qū)體和400 ℃熱處理煅燒產(chǎn)物的SEM照片。由圖3(a)可見, 前驅(qū)體的形貌為球狀, 分散性較好, 直徑為600~800 nm。由高倍率放大SEM照片(圖3(b))可以看出, 前驅(qū)體微球是由粒徑約為70 nm的納米粒子構(gòu)筑而成, 由破裂的球殼判斷, 微球呈空心結(jié)構(gòu)。圖3(c)為煅燒得到的-MoO3微球的SEM照片, 可以看出微球的空心結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化, 但是微球的構(gòu)筑單元由前驅(qū)體的納米粒子轉(zhuǎn)變?yōu)閷挾葉70 nm的納米棒。

圖3 前驅(qū)體微球(a)~(b)和α-MoO3微球(c)的SEM照片

圖4 α-MoO3空心微球的TEM照片(a)~(b), HRTEM照片(c)和SAED照片((c)中插圖)

采用TEM觀察多級(jí)結(jié)構(gòu)-MoO3空心球的精細(xì)結(jié)構(gòu), 結(jié)果如圖4所示。圖4(a)和(b)為-MoO3空心微球的TEM照片, 由圖4(a)可見,-MoO3微球具有空心結(jié)構(gòu), 其構(gòu)筑單元為納米棒, 這與-MoO3微球的SEM照片(圖3(c))相符合。由圖4b可以更清晰地看出構(gòu)筑單元的納米棒直徑為70 nm, 長(zhǎng)約100 nm, 而且棒與棒相互堆疊, 使空心球的邊緣非常粗糙。由高分辨透射電鏡(HRTEM)照片可以清楚地測(cè)得晶格條紋間距為0.37和0.40 nm, 分別與正交相-MoO3的(001)和(100)晶面的晶面間距相吻合, 進(jìn)一步說(shuō)明煅燒產(chǎn)物為-MoO3微球(圖4(c))。選區(qū)電子衍射(SAED)表明所合成的空心-MoO3微球?yàn)槎嗑ЫY(jié)構(gòu)(圖4(c)插圖)。

圖5 α-MoO3空心微球的的N2脫附–吸附等溫曲線及其孔徑分布圖(插圖)

為了探究材料的比表面積和孔徑分布, 對(duì)制備的-MoO3微球進(jìn)行N2吸附–脫附測(cè)試。如圖5所示,-MoO3微球的N2脫附–吸附曲線為IV型等溫線H3型回滯環(huán), 比表面積為199.6 m2/g。圖5的插圖為-MoO3微球的孔徑分布圖, 孔徑尺寸在40 nm左右, 為介孔結(jié)構(gòu)。綜上分析, 制備的多級(jí)結(jié)構(gòu)-MoO3空心微球具有較大的比表面積和多孔結(jié)構(gòu), 這將有利于其對(duì)染料的吸附。

2.3 吸附性能

2.3.1 吸附劑用量的影響

吸附劑-MoO3空心球的用量分別為5、7、10和13 mg時(shí), 在5~240 min范圍內(nèi), 對(duì)20 mL濃度為20 mg/L的MB溶液的吸附性能進(jìn)行測(cè)試, 結(jié)果如圖6(a)所示。從圖6(a)可以看出, 在相同的吸附時(shí)間內(nèi), 隨著-MoO3用量增加, 吸附劑對(duì)染料溶液中MB的移除率逐漸提高, 并且-MoO3微球用量為10和13 mg的樣品對(duì)MB溶液的吸附曲線的趨勢(shì)基本相同, 從吸附開始到15 min吸附速度較快, 然后逐漸趨緩, 60 min時(shí)達(dá)到吸附平衡, 隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng), 材料對(duì)MB的移除率均在98%以上。吸附劑-MoO3用量達(dá)到10 mg后, 再增加吸附劑用量對(duì)MB的吸附?jīng)]有影響, 可能是由于單位時(shí)間內(nèi), 材料單位面積上吸附的MB分子處于飽和的動(dòng)態(tài)吸附脫附平衡。本實(shí)驗(yàn)中吸附濃度為20 mg/L的MB溶液(20 mL)時(shí),-MoO3的最佳用量為10 mg, 即0.5 g/L。

2.3.2 染料初始濃度的影響

-MoO3空心球吸附劑用量為10 mg (0.5 g/L)時(shí), 在不同吸附時(shí)刻對(duì)不同濃度MB染料的吸附性能見圖6(b)。由圖可以看出, 在相同吸附時(shí)刻, 相對(duì)于其他濃度的MB溶液,-MoO3空心球?qū)?0 mg/L的MB溶液的移除率均最高, 吸附速率最快, 當(dāng)吸附15 min時(shí)對(duì)MB的移除率可達(dá)82.95%; 當(dāng)吸附30 min時(shí), 對(duì)MB的吸附比較完全, 移除率為92.22%;當(dāng)吸附時(shí)間延長(zhǎng)至60 min時(shí), 吸附趨近于平衡, 此后移除率均高于97.00%, 說(shuō)明在此吸附條件下- MoO3空心球?qū)舛葹?0 mg/L MB的吸附效果最佳。

圖6 吸附劑用量(a)和MB染料濃度(b)對(duì)α-MoO3微球吸附性能影響曲線, 不同吸附時(shí)間α-MoO3微球?qū)B染料的紫外–可見光譜圖(c)和移除率曲線(d)

2.3.3 吸附時(shí)間的影響

圖6(c)為不同吸附時(shí)刻, 10 mg的-MoO3(0.5 g/L)對(duì)濃度為20 mg/L的MB的UV-Vis光譜圖。在吸附最初的5 min內(nèi), MB的移除較快, 隨后減緩, 吸附60 min后, 吸光度變化不大。結(jié)合相同條件下吸附時(shí)間對(duì)移除率的影響(圖6(d)), 可以發(fā)現(xiàn), 僅吸附5 min時(shí)-MoO3微球?qū)B的移除率就達(dá)到了73.40%, 這可能由于剛吸附時(shí), 微球內(nèi)外表面有大量的活性空位, 隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng), 吸附位置趨于飽和, 染料分子很難再被吸附到-MoO3微球表面, 使得吸附速率變慢, 當(dāng)吸附時(shí)間達(dá)到60 min時(shí), 吸附達(dá)到平衡, 此后移除率在97.53%~99.65%。

2.3.4 吸附動(dòng)力學(xué)

吸附動(dòng)力學(xué)用來(lái)描述吸附過(guò)程的吸附速率, 是表示吸附效率最重要的特性之一[8,21]。為了研究MB染料在-MoO3空心球表面的擴(kuò)散機(jī)理, 利用擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程對(duì)此吸附過(guò)程進(jìn)行分析。擬一級(jí)和擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型如圖7所示, 相關(guān)吸附動(dòng)力學(xué)參數(shù)見表1。

一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程適用于液-固相吸附系統(tǒng), 是最早用于描述吸附速率的動(dòng)力學(xué)模型, 二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程用于說(shuō)明化學(xué)吸附及離子交換反應(yīng), 公式分別表達(dá)為:

表1 α-MoO3空心微球?qū)B的吸附動(dòng)力學(xué)參數(shù)

式中,e(mg/g)為吸附平衡時(shí)的吸附容量,1(min–1)和2(g/(mg·min))分別為一級(jí)和二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附速率常數(shù)。

結(jié)合圖7和表1, 可以發(fā)現(xiàn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)平衡時(shí)吸附容量的計(jì)算值e.cal與實(shí)驗(yàn)值e.exp相符合, 線性相關(guān)系數(shù)2均大于0.99(圖7(b)), 高于相同條件下一級(jí)動(dòng)力學(xué)線性相關(guān)系數(shù)(圖7(a)), 說(shuō)明擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型可以更好地描述-MoO3樣品對(duì)MB染料的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。

2.3.5 吸附等溫線

吸附等溫線是用來(lái)描述材料平衡吸附能力的一種數(shù)學(xué)模型, 可以體現(xiàn)吸附劑與染料分子間的吸附作用。其中Langmuir模型是基于吸附位置為同質(zhì)的假設(shè), 每一個(gè)吸附位置適合一個(gè)吸附分子, 吸附為單層覆蓋模式[22]; 而Freundlich模型是一種在異質(zhì)界面上的多層且可逆的吸附模式[1,5]。Langmuir和Freundlich吸附模型分別表達(dá)如下:

式中,e(mg/L)為吸附平衡時(shí)的染料濃度,e(mg/g)為平衡濃度時(shí)的染料吸附量,m(mg/g)為吸附劑的最大吸附容量,L(L/mg)為L(zhǎng)angmuir吸附平衡常數(shù),F(L/g)和分別為Freundlich吸附常數(shù)和吸附指數(shù)。

本實(shí)驗(yàn)將吸附劑的用量固定為10 mg, 分別對(duì)20 mL濃度范圍為100~600 mg/L的MB溶液吸附24 h, 得到Langmuir和Freundlich吸附等溫線, 如圖8所示, 線性擬合所得相關(guān)吸附熱力學(xué)參數(shù)見表2。通過(guò)對(duì)比圖8(a)和(b), 并結(jié)合表2可以看出-MoO3微球?qū)B的吸附更符合Langmuir模型, 其線性擬合相關(guān)系數(shù)2為0.9978(圖8(a)), 而Freundlich模型線性擬合的相關(guān)系數(shù)2僅為0.9035(圖8(b)), 說(shuō)明-MoO3微球?qū)B的吸附更遵循Langmuir吸附等溫模型, 即-MoO3空心球?qū)B 的吸附為單層吸附過(guò)程, 且所有的吸附位置具有同一性[23-24]。此外, Langmuir吸附等溫線可以用分離因數(shù)L表示[23-24]:

式中0(mg/L)為染料最高初始濃度,L為L(zhǎng)angmuir吸附平衡常數(shù)。L可以表示吸附等溫線的類型, 本實(shí)驗(yàn)的L為0.0014, 即0＜L＜1, 進(jìn)一步表明-MoO3微球?qū)B的吸附過(guò)程遵行Langmuir吸附模型[23-24], 且由Langmuir吸附等溫線線性擬合的斜率求得-MoO3微球?qū)B的最大吸附量為1543.2 mg/g, 高于其他金屬氧化物材料對(duì)MB的吸附值(見表3)。超高的吸附容量是由于-MoO3微球的多級(jí)且中空的納米結(jié)構(gòu), 其內(nèi)外表面提供了更多的活性中心, 更有利于電子的傳輸, 從而增強(qiáng)了陽(yáng)離子染料(MB)和MoO3表面負(fù)電荷之間的靜電引力[25], 使-MoO3對(duì)MB的吸附量增加。吸附劑與MB染料之間的作用力可以由-MoO3微球的表面Zeta電位加以說(shuō)明。圖9為在不同pH條件下測(cè)得的-MoO3微球表面Zeta電位, 可以發(fā)現(xiàn)在pH=2~8時(shí),-MoO3表面的電勢(shì)均為負(fù)值, 說(shuō)明其表面帶有負(fù)電荷, 與帶正電荷的MB吸附質(zhì)之間存在靜電相互作用。

圖8 α-MoO3空心微球吸附MB的Langmuir (a)和Freun-dlich (b)吸附等溫線

表2 α-MoO3空心微球?qū)B的吸附熱力學(xué)參數(shù)

表3 不同金屬氧化物吸附劑材料對(duì)MB染料的最大吸附容量比較

圖9 不同pH條件下α-MoO3空心微球表面Zeta電位圖

3 結(jié)論

通過(guò)簡(jiǎn)單的溶劑熱法并經(jīng)熱處理得到形貌新穎的多級(jí)結(jié)構(gòu)-MoO3空心微球。在室溫且自然光條件下, 將-MoO3空心微球用于吸附水中的MB染料, 當(dāng)-MoO3吸附劑用量為0.5 g/L時(shí), 對(duì)濃度為20 mg/L的MB染料的吸附性能較佳。在最初的5 min內(nèi), 吸附速率較快, 移除率可達(dá)到73.40%。吸附60 min時(shí), 吸附達(dá)到平衡, 此后移除率為97.53%~ 99.65%。該吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型, 吸附等溫線符合Langmuir模型擬合, 表明-MoO3空心微球?qū)B的吸附為同質(zhì)的單層吸附過(guò)程。多級(jí)且中空的納米結(jié)構(gòu)使-MoO3微球?qū)喖谆{(lán)(MB)具有超高的吸附容量, 最大吸附量可達(dá)到1543.2 mg/g。因此, 多級(jí)結(jié)構(gòu)-MoO3空心微球在吸附及其他領(lǐng)域具有很高的研究及應(yīng)用價(jià)值。

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Construction of Hierarchical-MoO3Hollow Microspheres and Its High Adsorption Performance towards Organic Dyes

SUI Li-Li1, WANG Run1, ZHAO Dan2, SHEN Shu-Chang1, SUN Li1, XU Ying-Ming2, CHENG Xiao-Li2, HUO Li-Hua2

(1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Qiqihar University, Qiqihar 161006, China; 2. Key Laboratory of Functional Inorganic Material Chemistry, Ministry of Education, School of Chemistry and Materials Science, Heilongjiang University, Harbin 150080, China)

Hierarchical semiconducting metal oxide is highly active due to its special stereostructure, which is potential adsorbent for dye contaminants. Precursors of MoO2hollow spheres were successfully synthesizeda simple and one-step solvothermal method. And hierarchical-MoO3hollow microspheres were obtained after subsequent calcination at 400 ℃. Diameters of the-MoO3microspheres were about 600-800 nm which were assembled by nanorods with a width of 70 nm. The as-obtained-MoO3nanomaterials presented excellent adsorption performance for methylene blue (MB). MB removal percentage attained 73.40% in the first 5 min when the concentration of-MoO3absorbent was 0.5 g/L in MB solution at the concentration of 20 mg/L. The equilibrium was established after adsorption for 60 min, and the removal percentages stabilized in the range of 97.53%-99.65%. Their adsorption kinetics was well fitted to a pseudo-second-order model. The adsorption isotherm conformed to Langmuir isotherm model, and the maximum uptake capacity was 1543.2 mg/g. The-MoO3microspheres are cost-effective, fast and complete for MB removal owing to its hierarchical and hollow nanostructures, which also can be employed for adsorption of other organic dyes in waste water.

hierarchical structure;-MoO3hollow microsphere; solvothermal method; methylene blue; adsorption performance

TB321

A

1000-324X(2019)02-0193-08

10.15541/jim20180132

2018-03-30;

2018-06-05

國(guó)家自然科學(xué)基金(21771060, 51802167); 黑龍江省青年科學(xué)基金(QC2018015); 黑龍江省教育廳資助項(xiàng)目(135109206, 135209221); 黑龍江省普通本科高等學(xué)校青年人才培養(yǎng)計(jì)劃(UNPYSCT-2016088) National Natural Science Foundation of China (21771060, 51802167); Youth Science Foundation of Heilongjiang Province (QC2018015); Heilongjiang Educational Department (135109206, 135209221); University Nursing Program for Young Scholars with Creative Talents in Heilongjiang Province (UNPYSCT-2016088)

隋麗麗(1980-), 女, 副教授. E-mail: sui_leelee@126.com

霍麗華, 教授. E-mail: huolihua@hlju.edu.cn