二氧化硅纳米纤维于铝膜腔体内的合成研究

发布时间：2017-09-06 21:20

  本文关键词：二氧化硅纳米纤维于铝膜腔体内的合成研究

  更多相关文章： 多孔阳极氧化铝膜 有机小分子 二氧化硅 纳米纤维 金属离子 吸附分离

【摘要】：进入21世纪以来,纳米技术作为一门新兴学科,引起了物理、化学、生物、材料等较多领域的极大兴趣和关注。随着纳米科技的不断发展,人们通过多种手段相继合成出具有不同形貌的纳米材料。典型的一维纳米材料有如纳米管、纳米线、纳米棒、纳米带等,其中二氧化硅纳米纤维因其独特的结构和优异的性能被广泛应用于催化剂载体、传感器、药物缓释和环境治理等领域。特别是其大的比表面积和表面存在大量的羟基,使其成为一种理想的金属离子吸附分离材料。本论文分别在以有机小分子为模板和无有机模板剂的条件下,采用溶胶凝胶的方法,通过压力诱导的方式,于多孔阳极氧化铝膜腔体内进行了二氧化硅纳米纤维材料的合成。利用N2吸附脱附(BET)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段,考察了正硅酸乙酯(TEOS)浓度、晶化时间对二氧化硅纳米纤维产物形貌的影响,实验制得的复合功能铝膜成功用于金属离子(Fe~(2+))的分离,同时考察了溶液的pH值、流速等因素对吸附分离的影响。具体工作如下:(1)以有机小分子为模板于铝膜腔体内的二氧化硅纳米纤维的合成及其对金属离子(Fe~(2+))的吸附分离性能研究。在以有机小分子葡萄糖为模板于铝膜腔体内合成二氧化硅纳米纤维体系中,通过N2吸附-脱附分析表明:当晶化时间为24 h时,此时的比表面积为7.1874 m2/g,孔体积为0.0394 mL/g。通过TEM可以看到,在形成的二氧化硅纳米纤维表面,分布着大小较为均一的孔道。在以有机小分子DBTA为模板于铝膜腔体内合成二氧化硅纳米纤维体系中,通过N2吸附-脱附分析表明:当晶化时间为24 h时,此时的比表面积为12.0531m2/g,孔体积为0.0384 mL/g。由TEM可以看出,合成的二氧化硅纳米纤维表面具有较为明显的孔状结构。通过上述方法制得的复合功能铝膜被应用于吸附分离金属离子(Fe~(2+)),结果表明:实验固定Fe~(2+)的量为1.0μg/mL,最佳吸附条件为pH为5.0,流速1.5 mL/min,试样体积为2 mL。(2)以无有机模板剂为模板于铝膜腔体内的二氧化硅纳米纤维的合成及其对金属离子(Fe~(2+))的吸附分离性能研究。在无有机物为模板的情况下于铝膜腔体内进行二氧化硅纳米纤维合成研究中发现,改变正硅酸乙酯的浓度和调节反应时间对产物的形貌产生一定的影响,最佳制备条件为正硅酸乙酯浓度为0.4 mol/L,晶化时间为48 h时,制得的纳米纤维长60μm,直径约为100 nm。实验将无有机物为模板情况下制得的复合功能铝膜成功用于金属离子(Fe~(2+))的吸附分离,考察了溶液的pH值、流速和体积对吸附分离效果的影响。实验表明在固定Fe~(2+)的量为1.0μg/mL时,pH为5.0、流速为1.0 mL/min,试样体积为2mL时吸附分离效果最佳。
【关键词】：多孔阳极氧化铝膜 有机小分子 二氧化硅 纳米纤维 金属离子 吸附分离
【学位授予单位】：重庆师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 中文摘要5-7
• 英文摘要7-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 研究背景及意义11-19
• 1.1.1. 纳米材料的定义和性质11-12
• 1.1.2. 一维纳米材料12-13
• 1.1.3. 二氧化硅的结构和性质13-15
• 1.1.4. 二氧化硅纳米纤维的制备15-17
• 1.1.5. 二氧化硅纳米纤维的表征17-18
• 1.1.6. 二氧化硅纳米纤维应用于金属离子（Fe~(2+)）的吸附分离18-19
• 1.2 国内外研究现状19-20
• 1.3 本论文选题依据、意义和研究内容20-22
• 2 以有机小分子为模板的SiO_2纳米纤维于铝膜腔体内的合成及吸附分离性能研究22-33
• 2.1 引言22
• 2.2 实验部分22-25
• 2.2.1 实验试剂及仪器22-24
• 2.2.2 前驱液的制备24
• 2.2.3 复合功能铝膜的制备24
• 2.2.4 二氧化硅纳米纤维的制备24
• 2.2.5 复合功能铝膜对Fe~(2+)的吸附分离24-25
• 2.3 结果与讨论25-33
• 2.3.1 以葡萄糖为模板的SiO_2纳米纤维于铝膜腔体内的合成及吸附分离性能研究25-28
• 2.3.2 以DBTA为模板的SiO_2纳米纤维于铝膜腔体内的合成及吸附分离性能研究..182.4 本章小结28-33
• 3 无有机模板剂的SiO_2纳米纤维于铝膜腔体内的合成及其吸附分离性能研究33-46
• 3.1 引言33
• 3.2 实验部分33-35
• 3.2.1 实验试剂及仪器33-34
• 3.2.2 前驱液的制备34
• 3.2.3 复合功能铝膜的制备34
• 3.2.4 二氧化硅纳米纤维的制备34
• 3.2.5 复合功能铝膜对Fe~(2+)的吸附分离34-35
• 3.3 结果与讨论35-45
• 3.3.1 二氧化硅纳米纤维的形貌及特征35-37
• 3.3.2 反应结果的影响37-44
• 3.3.3 复合功能铝膜对Fe~(2+)的吸附分离44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 结论与展望46-47
• 参考文献47-53
• 附录：作者攻读硕士学位期间发表论文及科研情况53-54
• 致谢54

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本文编号：805510