功能介孔材料的合成及在Cr(Ⅵ)吸附上的应用

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dawulitao
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有序介孔材料因具有大比表面积、高的化学稳定性、孔径单一且连续可调等优点,在吸附、分离、催化、能源等领域应用广泛。本论文基于软模板法,利用两亲性嵌段聚合物和前驱体物种的自组装合成出介孔碳球、含磷介孔碳及具有垂直取向的介孔氧化铝薄膜等功能介孔材料,具体包括以下几个方面:(1)本论文以两亲性三嵌段共聚物F127为模板剂,以低阶酚醛树脂为碳前驱体,氧氯化锆为助剂,在酸性条件下快速合成介孔碳球。通过TEM、SEM、XRD及氮气物理吸附表征其具有体心立方结构,介孔孔径在2.3nm,比表面积为813m2-g。考察了酸浓度、氧氯化锆量、反应物浓度和晶化时间对碳球合成的影响。将介孔碳球用于水溶液中Cr(Ⅵ)离子的吸附,结果表明吸附符合准二级动力学模型,具有较快的吸附速率。(2)以F127为模板剂,低阶酚醛树脂为碳前驱体,磷酸为催化剂合成出含磷有序介孔碳。通过TEM、SEM、XRD、EDS能谱分析及氮气物理吸附等手段表征其具有平面六方介孔结构,且磷元素均匀的分布在碳材料中。将含磷介孔碳用于水溶液中Cr(Ⅵ)离子的吸附,表明吸附符合准二级动力学模型,化学吸附为速率控制步骤; 热力学符合Langmuir等温吸附模型,吸附过程为发生在吸附剂均匀表面的单层吸附。有序介孔碳材料通过静电相互作用将铬离子去除。含磷基团的存在能提高介孔碳对Cr(Ⅵ)离子的饱和吸附量。(3)以P123为模板剂,异丙醇铝为铝源,盐酸和柠檬酸为pH调节剂,乙醇为溶剂,通过旋转涂覆的方法控制基底表面前驱液的量,利用乙醇挥发诱导的方法在不同基质上合成出具有垂直取向的介孔氧化铝薄膜。考察反应物浓度和基底的诱导作用对孔道结构的影响。当乙醇:异丙醇铝摩尔比为1372:1时,在硅片上合成的氧化铝薄膜有序度最高,SEM表征发现薄膜表面介孔呈平面六方排列。以体心立方相的碳膜为基底诱导合成垂直孔道的介孔氧化铝, SEM、TEM表征表明碳膜诱导合成的介孔氧化铝薄膜孔道垂直于基底。利用P123乙醇溶液处理的碳膜有利于垂直孔道的介孔氧化铝薄膜的生成。
其他文献
TiO2作为一种宽禁带的半导体材料,在光催化领域和太阳能转换等方面有着巨大的应用价值,其制备方法、催化机理和物理化学性质的研究一直是众多学者关注的焦点。采用无模板剂的路线,通过改进制备方法和制备条件,合成了一系列不同晶相和形貌的TiO2纳米材料,通过测试表征,研究了晶相组成和表面修饰对其光催化活性的影响。采用胶溶法在低温条件下通过调节酸胶溶的浓度,制备出具有高度分散的金红石相TiO2(R-TiO2