【摘要】：本文開展了具有微米級大孔和納米級有序孔的分級多孔氧化硅/碳復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、合成與應(yīng)用研究,利用產(chǎn)物的多孔道結(jié)構(gòu)、高比表面積、大孔體積、良好的通透性、均勻的吸附位點(diǎn)等優(yōu)勢去除水體中有機(jī)污染物。以自身具有微米級網(wǎng)絡(luò)狀疏松大孔結(jié)構(gòu)的膨脹石墨(EG)為碳素材料,采用不同制備方法在多個(gè)體系中成功合成出一系列具有不同孔道結(jié)構(gòu)和尺寸、不同SiO2/C摩爾比、不同Al金屬物種含量的微納米分級多孔SiO2/C復(fù)合材料。結(jié)合XRD、SEM、TEM和N2脫吸附等測試手段系統(tǒng)研究了不同體系中六方相、立方相等介孔結(jié)構(gòu)SiO2與EG的復(fù)合可能性以及差異性,探索合成方法、原料配比、溶液酸度、有機(jī)助劑等因素對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和形貌的影響。以亞甲基藍(lán)(MB)、羅丹明B(RhB)作為有機(jī)污染物探針分子,分析了復(fù)合材料對這兩種陽離子型有機(jī)染料廢水的吸附性能以及吸附機(jī)理。傳統(tǒng)的水熱攪拌法和新型的恒溫震蕩方法均可制備出結(jié)構(gòu)和形貌各異的微納米分級多孔SiO2/C復(fù)合材料。在合成材料過程中,傳統(tǒng)的攪拌會促進(jìn)SiO2前驅(qū)體在EG孔道內(nèi)的水解縮合,增強(qiáng)SiO2與EG的復(fù)合,但攪拌也會導(dǎo)致EG顆粒之間摩擦加劇,使得材料的微米級疏松大孔遭受一定程度的破壞;新型振蕩的方法能夠很好的保留EG的宏觀蠕蟲結(jié)構(gòu)和微米級疏松大孔,在含有助劑正丁醇的弱酸性體系中,獲得結(jié)構(gòu)完美、性能優(yōu)異的SiO2/EG復(fù)合材料。原料中的AlCl3以及溶液的弱酸性是六方相介孔SiO2與EG復(fù)合、體系中雜原子引入的關(guān)鍵因素,正丁醇的加入會促進(jìn)立方相介孔SiO2在EG碳層上的生長。原料配比是影響復(fù)合材料比表面積、孔徑分布和總孔容的重要參數(shù);過低的TEOS/C摩爾比會影響復(fù)合材料中多孔SiO2的孔道形成和在EG孔道內(nèi)的生長,從而降低材料的總比表面積,不利于提升材料的整體吸附性能;而適當(dāng)?shù)腡EOS/C摩爾比會促進(jìn)介孔氧化硅在EG的表面及孔壁上的生長,獲得良好的分級孔結(jié)構(gòu)和高通透性。復(fù)合材料對有機(jī)染料MB的飽和吸附量要明顯高于EG和純多孔SiO2,體系中Al雜原子的引入會極大提高復(fù)合材料的吸附能力。熱力學(xué)研究表明立方相多孔SiO2/EG復(fù)合材料對MB分子主要單層吸附方式,而對RhB則表現(xiàn)為多層吸附。動(dòng)力學(xué)研究顯示無論是攪拌還是震蕩所合成的分級孔SiO2/C復(fù)合材料吸附MB效果速度都很快。
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33

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