凹凸棒石基复合功能材料的制备及其吸附-光催化性能的研究

发布时间：2020-10-17 14:11

　　 由于凹凸棒石矿物具有较大的比表面积、较强的吸附性能以及较多的表面活性位点等优点,因此基于其结构与形貌特征而建立的矿物资源-材料一体化体系,成为近年来硅酸盐矿物研究开发的热点。我国凹凸棒石资源丰富,但综合利用水平较低,本论文以棒状或纤维状形貌的凹凸棒石矿物为研究对象,提出了一种开发高性能凹凸棒石基复合功能材料并实现低成本制备的方法,具体研究结果如下:1.酸化凹凸棒石的制备及其吸附性能的研究6mol L-1盐酸酸化使得凹凸棒石晶体结构中的八面体阳离子发生逐级溶解,但大部分硅氧四面体仍然存在;结构中的板状或块状聚集体发生解离,形成的纤维状晶束细长且松散交错,由此产生较多的架空孔洞,起到有效提高比表面积的作用。通过静电作用和阳离子交换作用,酸化凹凸棒石可吸附去除溶液中75%以上的苯胺。整个吸附过程属于均相单层吸附,是自发的化学吸附过程。2.BiOI/酸化凹凸棒石复合材料的合成及其吸附-光催化性能研究BiOI/酸化凹凸棒石光催化功能材料的纯度较高,微球状的BiOI晶体均匀地分散在酸化凹凸棒石纳米纤维的表面,且二者之间存在较强的相互作用。酸化凹凸棒石使得催化剂的比表面积增大,酸度提高,从而极大地提高复合材料的吸附性能。该催化剂在可见光区具有较强的吸收,且随着酸化凹凸棒石含量的增加,其吸收带边逐渐蓝移。当酸化凹凸棒石的质量百分含量为50%时,催化剂的活性最高,TOC脱除率可达到88%。3.凹凸棒石合成Al-MCM-41介孔材料及其吸附性能研究以酸化凹凸棒石为原料,成功合成了具有高度有序介孔特征的Al-MCM-41分子筛。当CTAB与Si02的质量比为0.1,凝胶pH≤7,晶化温度为110℃,晶化时间为12h时,经水热和焙烧处理后的凹凸棒石发生了结构重排,合成的Al-MCM-41材料包含Al,Si和O元素,且介孔特征更为明显,样品的BET 比表面积可达997m2g-1,孔体积为0.82 cm3 g-1。介孔分子筛A1-MCM-41对碱性品红的吸附性能优异,Langmuir吸附等温线和假一级动力学模型能够准确地描述整个吸附过程。4.Ag-AgBr/Al-MCM-41的原位组装合成及其吸附-光催化性能研究以酸化凹凸棒石为原料,在合成A1-MCM-41分子筛的同时,成功地引入具有光催化性能的Ag-AgBr活性粒子,获得具有优良吸附-光催化性能的Ag-AgBr/Al-MCM-41复合材料。大量Ag-AgBr活性晶粒被自组装在Al-MCM-41的表面,并部分地进入其介孔孔道内,但其并未破坏原有载体高度有序的介孔特征。50%Ag-AgBr/Al-MCM-41的BET比表面积为160.69m2g-1,孔体积为0.27cm3g-1。该复合光催化体系在可见光区具有较强的吸收能力,能极大地抑制其载流子的复合,通过吸附-光催化联合作用,可去除水中98%的碱性品红,99%的结晶紫及90%的苯胺。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB34
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 凹凸棒石概述
        1.1.1 凹凸棒石的结构
        1.1.2 凹凸棒石的性能
        1.1.3 凹凸棒石的应用
    1.2 凹凸棒石的活化改性及其应用研究
        1.2.1 凹凸棒石的提纯与活化
        1.2.2 活化凹凸棒石的应用研究
    1.3 凹凸棒石的表面功能化改性及其应用研究
        1.3.1 凹凸棒石的表面改性及其应用研究
        1.3.2 凹凸棒石的功能化改性及其应用研究
    1.4 凹凸棒石合成有序介孔材料及其应用研究
        1.4.1 有序介孔材料简介
        1.4.2 硅酸盐矿物合成有序介孔材料
        1.4.3 有序介孔材料的功能组装
        1.4.4 有序介孔材料的应用研究
    1.5 课题研究的意义、内容及创新点
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容及技术路线
        1.5.3 创新点
2 酸化凹凸棒石的制备及其吸附性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 化学试剂
        2.2.2 酸化凹凸棒石的制备及其吸附性能评价
        2.2.3 酸化凹凸棒石的测试表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 酸化凹凸棒石的表征
        2.3.2 影响酸化凹凸棒石吸附性能的主要因素
        2.3.3 吸附等温线的研究
        2.3.4 吸附动力学的研究
        2.3.5 吸附热力学的研究
        2.3.6 吸附剂的再生与循环
    2.4 本章小结
3 BiOI/酸化凹凸棒石复合材料的合成及其吸附-光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 化学试剂
        3.2.2 BiOI/酸化凹凸棒石的制备及其吸附-光催化性能评价
        3.2.3 BiOI/酸化凹凸棒石的测试表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 BiOI/酸化凹凸棒石的表征
        3.3.2 BiOI/酸化凹凸棒石的吸附性能研究
        3.3.3 BiOI/酸化凹凸棒石的光催化性能研究
        3.3.4 BiOI/酸化凹凸棒石的光催化机理研究
    3.4 本章小结
4 凹凸棒石合成Al-MCM-41介孔材料及其吸附性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 化学试剂
        4.2.2 Al-MCM-41的制备及其吸附性能评价
        4.2.3 Al-MCM-41介孔分子筛的测试表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 不同制备工艺条件对Al-MCM-41介孔分子筛形成的影响
        4.3.2 Al-MCM-41介孔分子筛的表征
        4.3.3 Al-MCM-41介孔分子筛的吸附研究
        4.3.4 Al-MCM-41介孔分子筛吸附机理研究
        4.3.5 Al-MCM-41介孔分子筛脱附研究
        4.3.6 吸附剂吸附性能的比较研究
    4.4 本章小结
5 Ag-AgBr/Al-MCM-41的原位组装合成及其吸附-光催化性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 化学试剂
        5.2.2 Ag-AgBr/Al-MCM-41的制备及其吸附-光催化性能评价
        5.2.3 Ag-AgBr/Al-MCM-41的测试表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 Ag-AgBr/Al-MCM-41的测试表征
        5.3.2 Ag-AgBr/Al-MCM-41复合光催化剂的形成机理
        5.3.3 Ag-AgBr/Al-MCM-41吸附-光催化性能评价
        5.3.4 50% Ag-AgBr/Al-MCM-41提高的吸附-光催化性能研究
        5.3.5 碱性品红,结晶紫以及苯胺的去除机理
    5.4 本章小结
6 全文总结
致谢
参考文献
附录

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴月;李艾;黄进;黄义帆;;凹凸棒的研究进展[J];化学工程与装备;2018年11期

2 陈天虎;王健;庆承松;彭书传;宋垠先;郭燕;;热处理对凹凸棒石结构、形貌和表面性质的影响[J];硅酸盐学报;2006年11期

3 熊飞 ,王小庆 ,张秋芬 ,蔡序珩;盱眙凹凸棒石的性能表征[J];河南科技;2005年11期

4 刘玉琳,张友义,妙凌云,曹发奎;甘肃含碘凹凸棒石矿的发现及其应用前景初探[J];岩石矿物学杂志;2001年04期

5 季金华;凹凸棒石凝胶的研制及其应用试验[J];江苏地质;2000年02期

6 王克孟，陈国英，马玉军，姜少军，姚可贵;凹凸棒石土的性状及应用[J];土壤;1995年04期

7 沈志海 ,朱三光;凹凸棒石的性能及其用途概述[J];非金属矿;1986年02期

8 徐庆柏,吴国华,李志安,刘庆德,罗斌,阎英如,黄鹏,陈先东;嘉山凹凸棒石的性能及其在铸造涂料中的应用[J];铸造;1988年06期

9 王载焜,徐少华,孙跃进,吴斌,范丽,张邦辉,何启才;凹凸棒石饲喂生长猪及产蛋鸡的试验[J];安徽农业科学;1988年01期

10 胡方华;李辽沙;;凹凸棒石球团对饱和水蒸气的吸附[J];华东冶金学院学报;1988年03期

相关博士学位论文 前10条

1 王文杰;天然矿物凹凸棒石在高分子材料与发光材料中的应用[D];兰州大学;2014年

2 张秀丽;蛭石/凹凸棒石吸附水中低浓度氨氮/腐殖酸及再生实验研究[D];中国地质大学(北京);2013年

3 戴亮;凹凸棒对污泥中重金属的钝化效果及生态毒性的影响[D];兰州交通大学;2017年

4 关媛;凹凸棒石基复合功能材料的制备及其吸附-光催化性能的研究[D];南京理工大学;2018年

5 王利民;纳米凹凸棒石的摩擦学性能及自修复机理研究[D];哈尔滨工程大学;2015年

6 贺志丽;锆改性凹凸棒石及锆/铝/铈体系复合除氟材料的制备及其除氟性能研究[D];武汉理工大学;2012年

7 谷正;凹凸棒石与水滑石在高分子材料中的复合结构及其性能研究[D];兰州大学;2011年

8 范桥辉;放射性核素在固—液界面吸附行为研究[D];兰州大学;2011年

9 霍成立;凹凸棒石基复合功能材料的应用基础研究[D];中南大学;2014年

10 刘元法;凹凸棒石油脂脱色机理及其对油脂品质的影响研究[D];江南大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 杨伟丽;载锌凹凸棒石对肉鸡肌肉品质、组织金属元素沉积及抗氧化功能的影响[D];南京农业大学;2017年

2 陈凌杰;凹凸棒石玉米赤霉烯酮吸附剂在肉鸡饲料中的应用研究[D];南京农业大学;2017年

3 陈展祥;凹凸棒石改性材料制备及其对镉污染土壤修复效果研究[D];中南林业科技大学;2018年

4 韩化轩;DBD-纳米凹凸棒石/γ-Fe_2O_3复合材料协同催化降解恶唑烷酮类抗生素[D];合肥工业大学;2018年

5 曹田;苔藓型凹凸棒基高分子固沙材料的制备与性能研究[D];兰州交通大学;2018年

6 张文杰;荒漠藻结皮复配凹凸棒基高分子固沙材料的制备与性能研究[D];兰州交通大学;2018年

7 李娜;载铜凹凸棒石对鸡白痢的预防和治疗效果的研究[D];南京农业大学;2016年

8 杨芸;载Zn~(2+)、Cr~(3+)凹凸棒石对鸡球虫的防治效果及相关细胞因子动态表达的研究[D];南京农业大学;2016年

9 邹翠;尼龙6/凹凸棒低吸水复合材料的制备与性能研究[D];湘潭大学;2018年

10 沈权;盐酸活化凹凸棒石去除微污染原水中镉的研究[D];昆明理工大学;2013年

本文编号：2844893