本文關鍵詞：多級堿土金屬硼酸鹽微球可控合成、性能及應用

  更多相關文章： 金屬硼酸鹽 多級結構 光致發(fā)光 吸附 中空微球 自組裝

【摘要】：三維(3D)多級結構納米材料因具有多級孔結構、比表面積高、機械性能好等優(yōu)異性能而備受人們關注,目前已被廣泛應用于儲能、藥物傳輸、催化、傳感器、污水處理等領域。在眾多三維多級結構納米材料中,金屬硼酸鹽納米材料因其組成多變及作為耐磨添加劑、光致發(fā)光基體材料、微/納米非線性光學器件、催化劑載體、吸附質等方面展示出優(yōu)異性能而一直受到人們的重視。傳統(tǒng)基于高溫的熔融鹽、化學氣相沉積等制備工藝具有能耗高、可控性差、量產困難等明顯不足。到目前為止,可控合成三維多級堿土金屬硼酸鹽納米材料鮮有報道。因此,本論文專注于通過溫和水熱方法可控合成3D堿土金屬硼酸鹽納米材料,及在光致發(fā)光材料和染料吸附領域的潛在應用。這些3D堿土金屬硼酸鹽納米材料有望促進其向催化劑載體、阻燃材料等領域拓展。通過表面活性劑輔助溫和水熱法,首次可控合成出尺寸均勻的Ba2(B5O9)Cl·(H2O)0.5微球。系統(tǒng)探究了各工藝參數對水熱產物組成及形貌的影響,基于此提出了可能的EDTA-2Na輔助Ba2(B5O9)Cl·(H2O)0.5微球生長機制。此外,通過Tb3+離子摻雜獲得了Ba2(B5O9)Cl·(H2O)0.5:xTb3+熒光粉,實驗結果表明Ba2(B5O9)Cl·(H2O)0.5:6%Tb3+熒光粉在所摻雜濃度范圍內展現出較強熒光強度;將制備的Ba2(B5O9)Cl·(H2O)0.5微球應用于含Pb2+離子模擬廢水(50 mg L-1)處理,Pb2+離子去除率可達98%,最大吸附量(qm)為150 mg g-1。研究結果表明所合成Ba2(B5O9)Cl·(H2O)0.5微球是令人滿意的基質發(fā)光及重金屬離子吸附材料。通過表面活性劑輔助溫和水熱方法,成功制備了由納米棒自組裝而成的γ-BaB2O4中空微球。提出了可能的生長機制,生長機制包含EDTA-2Na輔助水熱轉化,自組裝,擇優(yōu)生長和最后的奧斯特瓦爾德熟化過程。多級γ-BaB2O4中空微球具有較大比表面積(46.25 m2g-1),將其應用于含剛果紅染料模擬廢水(50 mg L-1)處理,表現出良好的吸附效果,最大吸附量(qm)可達130 mg g-1。γ-BaB2O4中空微球經隨后溫和的熱轉換(700oC,3.0 h)得到了形貌保持良好結晶度較高的β-BaB2O4中空微球。此外,還成功合成出海膽狀γ-BaB2O4微球、γ-BaB2O4中空多面體,以及高長徑比γ-BaB2O4微米棒等特定形貌硼酸鋇。最后,成功合成出由納米片自組裝而成的康乃馨狀Ca4B10O19?7H2O微球,初步探究了其熱分解性能。將該微球應用于吸附甲基藍溶液(100 mg L-1),發(fā)現其具有明顯的吸附效果,甲基藍去除率達到99.8%,最大吸附量(qm)可以達到248 mg g-1,顯示了其在廢水處理方面誘人的應用前景。
【關鍵詞】：金屬硼酸鹽 多級結構 光致發(fā)光 吸附 中空微球 自組裝
【學位授予單位】：曲阜師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ132.3;O611.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 三維多級結構納米材料9-13
• 1.1.1 液相法9-12
• 1.1.2 氣相法12-13
• 1.1.3 固相法13
• 1.2 硼酸鹽納米材料研究現狀13-17
• 第2章 多級Ba_2(B_5O_9)Cl·(H_2O)_(0.5 )微球可控合成、性能及應用17-32
• 2.1 引言17-18
• 2.2 實驗部分18-20
• 2.2.1 實驗試劑及儀器18-19
• 2.2.2 多級結構Ba_2(B_5O_9)Cl·(H_2O)_(0.5 )微球制備19
• 2.2.3 Ba_2(B_5O_9)Cl·(H_2O)_(0.5 ):xTb~(3+)熒光粉制備19
• 2.2.4 多級Ba_2(B_5O_9)Cl·(H_2O)_(0.5 )微球吸附Pb2+離子19-20
• 2.3 結果與討論20-31
• 2.3.1 多級Ba_2(B_5O_9)Cl·(H_2O)_(0.5 )微球結構及性能20-21
• 2.3.2 反應物濃度對水熱產物組成及形貌影響21-22
• 2.3.3 反應時間及溫度對水熱產物組成及形貌影響22-24
• 2.3.4 EDTA-2Na加入量對水熱產物組成及形貌影響24-25
• 2.3.5 EDTA-2Na輔助Ba_2(B_5O_9)Cl·(H_2O)_(0.5 )微球生長機制25-27
• 2.3.6 Tb3+摻雜Ba_2(B_5O_9)Cl·(H_2O)_(0.5 )微球及熒光性能27-30
• 2.3.7 多級Ba_2(B_5O_9)Cl·(H_2O)_(0.5 )微球Pb~(2+)離子吸附性能研究30-31
• 2.4 本章小結31-32
• 第3章 多種形貌 γ-BaB_2O_4表面活性劑輔助水熱合成、性能及應用32-54
• 3.1 引言32-33
• 3.2 實驗部分33-35
• 3.2.1 實驗試劑及儀器33-34
• 3.2.2 多級 γ-BaB_2O_4中空微球制備34
• 3.2.3 γ-BaB_2O_4中空微球熱轉化制備 β-BaB_2O_4中空微球34
• 3.2.4 γ-BaB_2O_4中空微球吸附剛果紅34-35
• 3.2.5 海膽狀 γ-BaB_2O_4微球水熱合成35
• 3.2.6 中空多面體 γ-BaB_2O_4水熱合成35
• 3.2.7 一維 γ-BaB_2O_4微米棒水熱合成35
• 3.3 結果與討論35-52
• 3.3.1 多級 γ-BaB_2O_4中空微球結構及性能35-36
• 3.3.2 反應溫度及時間對水熱產物組成及形貌影響36-38
• 3.3.3 反應物濃度對水熱產物組成及形貌影響38-39
• 3.3.4 EDTA-2Na量對水熱產物組成及形貌影響39-40
• 3.3.5 固定溫度不同反應時間所得產物組成及形貌40-42
• 3.3.6 EDTA-2Na輔助 γ-BaB_2O_4中空微球形成機制42-44
• 3.3.7 γ-BaB_2O_4中空微球熱穩(wěn)定性研究44-46
• 3.3.8 γ-BaB_2O_4和 β-BaB_2O_4中空微球多級多孔結構分析46-47
• 3.3.9 γ-BaB_2O_4和 β-BaB_2O_4中空微球紫外可見及紅外特性47-48
• 3.3.10 γ-BaB_2O_4中空微球吸附剛果紅性能研究48-49
• 3.3.11 海膽狀 γ-BaB_2O_4結構及性能49-50
• 3.3.12 海膽狀 γ-BaB_2O_4微球紅外及紫外可見特性50-51
• 3.3.13 中空多面體 γ-BaB_2O_4組成及形貌51
• 3.3.14 γ-BaB_2O_4微米棒組成及形貌51-52
• 3.4 本章小結52-54
• 第4章 康乃馨狀Ca_4B_(10)O_(19)?7H_2O微球可控合成、性能及應用54-60
• 4.1 引言54
• 4.2 實驗部分54-56
• 4.2.0 實驗試劑及儀器54-55
• 4.2.1 康乃馨狀Ca_4B_(10)O_(19)?7H_2O微球制備55
• 4.2.2 康乃馨狀Ca_4B_(10)O_(19)?7H_2O微球吸附甲基藍溶液55-56
• 4.3 結果與討論56-59
• 4.3.1 康乃馨狀Ca_4B_(10)O_(19)?7H_2O微球組成及形貌56
• 4.3.2 康乃馨狀Ca_4B_(10)O_(19)?7H_2O微球熱分解及紫外吸收性能56-58
• 4.3.3 康乃馨狀Ca_4B_(10)O_(19)?7H_2O微球吸附甲基藍性能研究58-59
• 4.4 本章小結59-60
• 第5章 結論與展望60-63
• 5.1 論文主要結論60-61
• 5.2 論文創(chuàng)新點61
• 5.3 論文展望61-63
• 參考文獻63-75
• 在讀期間發(fā)表的學術論文及研究成果75-77
• 致謝77

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