本文關(guān)鍵詞：功能化硅基介孔材料的合成及吸附性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：利用表面活性劑和硅源的模板作用和自組裝性質(zhì),科學(xué)家們成功地制備出具有均勻納米孔道、大比表面積和孔容的M41S系列、SBA-15介孔材料。這些材料的孔徑和維數(shù)可調(diào),易于針對(duì)特定用途進(jìn)行表面改性,骨架元素可變換,且能夠?qū)π蚊矊?shí)現(xiàn)宏觀調(diào)控(如膜、纖維、球等),近年來(lái)在吸附、分離、催化、生物傳感器以及新材料制備等領(lǐng)域顯示了誘人的應(yīng)用前景。通過(guò)不同的途徑都能制備得到M41S系列材料,但卻缺乏一種簡(jiǎn)單有效地方法實(shí)現(xiàn)不同介觀相之間的轉(zhuǎn)化。尋找出新的模板劑,進(jìn)一步探索模板劑結(jié)構(gòu)與介孔材料結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,制備功能化的介孔材料,已經(jīng)成為材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),無(wú)論在理論研究或?qū)嶋H應(yīng)用中都具有非凡的意義。 在第二章中,在傳統(tǒng)的水熱合成法的基礎(chǔ)上,使用環(huán)境友好型表面活性劑烷基糖苷(APG)作為復(fù)配模板劑,結(jié)合模板化學(xué)、溶膠-凝膠化學(xué)、自組裝化學(xué)等研究方法,利用現(xiàn)代表征技術(shù),制備了不同結(jié)構(gòu)的介孔二氧化硅材料。通過(guò)改變攪拌溫度,糖類(lèi)物質(zhì)碳鏈的長(zhǎng)度和濃度,制備了不同結(jié)構(gòu)的(立方相、六方相、層狀相)介孔材料。通過(guò)這一簡(jiǎn)單方法,本文系統(tǒng)研究了不同介觀相之間的轉(zhuǎn)化。烷基糖苷是一種對(duì)環(huán)境無(wú)污染的,且已經(jīng)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的表面活性劑,在介孔材料的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可以發(fā)揮重要作用。 在第三章中,選擇SBA-15和MCM-41材料作為典型,進(jìn)一步研究了烷基糖苷對(duì)于介孔材料結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn),不論是在酸性條件或堿性條件下合成介孔材料,在一定范圍內(nèi),通過(guò)調(diào)節(jié)烷基糖苷的用量,可以對(duì)材料的孔性質(zhì)實(shí)現(xiàn)有效調(diào)變。在SBA-15的合成過(guò)程中,烷基糖苷的疏水端和親水端較嵌段共聚物相對(duì)小,所以其對(duì)結(jié)構(gòu)的影響并不明顯。當(dāng)APG12-14/P123的比值從0變化到20時(shí),SBA-15的比表面積從322.96m2/g增大到518.44m2/g,孔容從0.59cm3/g增大到0.94cm3/g,孔壁的厚度從4.77nm減小到3.22nm,而其孔徑基本保持不變。 因?yàn)橥榛擒盏奶兼滈L(zhǎng)度與CTAB相差并不大,它對(duì)MCM-41材料結(jié)構(gòu)的影響要比SBA-15劇烈得多。APG12-14/CTAB的比值在很小的范圍內(nèi)變化時(shí),我們制備得到了形貌較為規(guī)整的MCM-41材料,并實(shí)現(xiàn)對(duì)其孔性質(zhì)的調(diào)變。控制APG12-14/CTAB的比值在0-0.5時(shí),材料的比表面積從656.92m2/g增大到805.38m2/g,孔容從0.59cm3/g增大到0.87cm3/g,孔徑也隨之從2.46nm增大到3.5nm,樣品的孔壁厚度也隨之從1.78nm減小到1.52nm。而當(dāng)APG12-14的用量過(guò)量時(shí),MCM-41的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)瑕疵,并最終形成無(wú)定型的二氧化硅材料。 與其他類(lèi)型的介孔材料相比,MCM-41材料的制備過(guò)程更加簡(jiǎn)單。在第四章中,我們對(duì)MCM-41材料進(jìn)行了磁性功能化拓展。通過(guò)微乳液法,將鐵酸鈷粒子包覆于MCM-41內(nèi)部,不至于堵塞介孔孔道,從而能夠很方便地實(shí)現(xiàn)磁性分離。復(fù)合材料的孔徑為3.46nm,比表面積達(dá)到829.81m2/g,孔容達(dá)到0.90cm3/g。它的飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度(Ms)為3.27emu/g,矯頑力(He)為252.14G。最后將其應(yīng)用于鈾酰離子的吸附中,在室溫條件下,pH為6時(shí),對(duì)廢水中鈾酰離子的去除率達(dá)到89%。研究其吸附等溫線(xiàn),其飽和吸附容量為213.68mg/g。
【關(guān)鍵詞】：合成 介孔材料 烷基糖苷 磁性 吸附
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：O613.72;O647.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• 1 緒論12-25
• 1.1 介孔材料的合成機(jī)理12-17
• 1.1.1 液晶模板機(jī)理13-14
• 1.1.2 協(xié)同自組裝機(jī)理14-17
• 1.2 結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑對(duì)介孔材料形貌結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)17-20
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑對(duì)介孔材料的相轉(zhuǎn)變17-19
• 1.2.2 孔徑調(diào)節(jié)19-20
• 1.3 硅基介孔材料的功能化20-22
• 1.3.1 磁性粒子的合成20-21
• 1.3.2 介孔材料磁性功能化21-22
• 1.4 硅基磁性介孔材料的應(yīng)用22-23
• 1.4.1 催化22-23
• 1.4.2 載體23
• 1.4.3 核磁共振成像23
• 1.4.4 吸附分離23
• 1.5 展望23-24
• 1.6 論文選題24-25
• 2 介孔材料相變過(guò)程研究25-31
• 2.1 引言25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分25-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及藥品和儀器設(shè)備25-26
• 2.2.2 材料制備26
• 2.2.3 材料表征26
• 2.3 結(jié)果與討論26-30
• 2.3.1 M41S介孔材料XRD圖譜26-27
• 2.3.2 溫度對(duì)介相結(jié)構(gòu)的影響27-28
• 2.3.3 糖類(lèi)添加劑的影響28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 烷基糖苷對(duì)硅基介孔材料孔性質(zhì)的影響31-43
• 3.1 引言31-32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分32-34
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及藥品和儀器設(shè)備32
• 3.2.2 SBA-15的合成32-33
• 3.2.3 MCM-41的合成33-34
• 3.2.4 樣品表征34
• 3.3 結(jié)果與討論34-41
• 3.3.1 酸性條件合成材料的結(jié)構(gòu)表征34-37
• 3.3.2 堿性條件合成材料的結(jié)構(gòu)表征37-38
• 3.3.3 N_2吸附-脫附等溫線(xiàn)38-41
• 3.3.4 烷基糖苷作用機(jī)理41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 4 磁性MCM-41材料的合成、表征及其吸附性能研究43-57
• 4.1 引言43-44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分44-46
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和試劑44-45
• 4.2.2 材料制備45-46
• 4.2.3 吸附實(shí)驗(yàn)46
• 4.2.4 樣品表征46
• 4.3 結(jié)果與討論46-53
• 4.3.1 樣品表征46-51
• 4.3.2 合成機(jī)理討論51-53
• 4.4 吸附性能討論53-55
• 4.4.1 pH的影響53-55
• 4.4.2 吸附等溫線(xiàn)55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 5 結(jié)論與展望57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-68
• 附錄68

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 阮文剛;張臘根;金問(wèn)龍;;放射性廢物治理淺析——以廣東省某稀土廠為例[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2009年07期

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本文編號(hào)：284935