核殼結(jié)構(gòu)分子篩復(fù)合材料的合成、表征及應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2020-11-12 09:20

　　分子篩復(fù)合材料通常是由兩種或兩種以上的分子篩組成。這種復(fù)合材料可以在納米級(jí)尺寸上結(jié)合不同的孔隙結(jié)構(gòu),并產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。不同類型的分子篩材料往往通過(guò)構(gòu)建不同的核殼結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的。核殼結(jié)構(gòu)材料是一種以微納米級(jí)的粒子為核,通過(guò)物理或者化學(xué)作用在其表面包覆一層或多層不同材質(zhì)的納米殼,從而形成具有多功能化的新型材料。它的優(yōu)勢(shì)在于其合成方法簡(jiǎn)單、易重復(fù)、殼層厚度可調(diào)以及具有多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)(微孔和介孔)。研究表明,核殼型分子篩具有優(yōu)異的吸附性能,這是因?yàn)楹藲そY(jié)構(gòu)復(fù)合材料結(jié)合了分子篩的微孔與二氧化硅的介孔,雖然核與殼在孔道結(jié)構(gòu)上相互獨(dú)立,但是二者在功能上相互聯(lián)系,從而顯示出更強(qiáng)的吸附能力。本文以獲得功能性多孔材料為目標(biāo),選取微孔分子篩和介孔有機(jī)硅為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行多元化設(shè)計(jì),探索制備多級(jí)孔核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的新方法,嘗試合成新型的核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,并研究這些材料在吸附方面的應(yīng)用。(1)本文嘗試合成Silicalite-1和納米A型分子篩(Nano-A),以Silicalite-1和Nano-A為核,介孔有機(jī)(乙烷)硅(Et-PMO)為殼,采用CTAB為模板劑,期望制備出既有微孔又有介孔的多孔復(fù)合材料。但是由于silicalite-1顆粒較大,介孔有機(jī)硅殼無(wú)法包覆在其表面,因此并未形成以silicalite-1為核的復(fù)合材料。而制備的A型分子篩是納米級(jí)尺寸,有利于介孔硅殼的包覆,所以制備出復(fù)合材料Nano-A@Et-PMO。研究了分子篩和核殼復(fù)合材料對(duì)亞甲基藍(lán)(MB)的吸附性能,研究結(jié)果表明,核殼復(fù)合材料對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量比Nano-A對(duì)MB的吸附量高18倍左右。此外,還研究了分子篩和核殼材料的動(dòng)力學(xué)模型和等溫線模型,結(jié)果表明兩個(gè)樣品對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附均滿足準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和Langmuir吸附等溫式模型。(2)本文將Nano-A型分子篩作為核,雙親性(Amphiphilic,Am)的介孔無(wú)機(jī)/有機(jī)(乙烷)雜化硅(Am-PMO)作為殼,采用水熱合成法制備了蛋黃殼結(jié)構(gòu)Nano-A@Am-PMO復(fù)合材料。采用XRD、SEM、TEM、N_2吸附、FT-IR等表征手段對(duì)樣品進(jìn)行了分析。同時(shí)研究了蛋黃殼結(jié)構(gòu)Nano-A@Am-PMO復(fù)合材料對(duì)MB的吸附性能。相對(duì)于Nano-A型分子篩來(lái)說(shuō),蛋黃殼材料對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附容量大大提高(21倍),說(shuō)明合成的Nano-A@Am-PMO復(fù)合材料是優(yōu)秀的吸附材料。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB33;TQ424
【部分圖文】：

分子篩結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)式,硅鋁沸石