新型磁性多孔碳材料的制备及分析应用

发布时间：2017-08-07 09:41

  本文关键词：新型磁性多孔碳材料的制备及分析应用

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【摘要】：磁性多孔碳材料(Magnetic porous carbon materials)由于其同时具有磁性性质以及多孔性质,因此在分离富集领域受到了广泛的关注。本工作意在探究一种崭新的,简单的、环保的以及经济的方法去制备磁性优良、吸附性能优秀的磁性多孔碳材料。本论文主要包括以下四个部分：(1)绪论总结了磁性多孔碳材料的特点、主要的合成方法以及应用领域。(2)磁性多孔碳材料的制备及表征本章实验采用了共模板法制备磁性多孔碳材料,使用琼脂为碳源,Zn(NO_3)_2·6H_2O和FeCl_3为模板剂。利用琼脂表面丰富的羟基官能团与金属离子进行结合,形成组分分散均匀的前驱体,并在高温煅烧的过程中去除Zn模板。对所合成的材料MPC进行表征测试,结果表明实验所开发的方法可行,所合成的材料不仅具有良好的磁性,同时也具有较大的比表面积和孔体积。(3)磁性多孔碳材料对对硝基酚的吸附由于所制备材料MPC的可分离磁性、较大的比表面积与孔体积,本章实验利用MPC作为吸附剂,进行了对4-NP的吸附实验,并对吸附过程进行了系统的探究和评价。结果表明MPC对4-NP的吸附能力达到了227.27 mg/g,且吸附过程为放热过程、单层吸附和不可逆吸附,同时所合成的材料MPC有着令人满意的循环使用效果。(4)改性磁性多孔碳材料对亚甲基蓝的选择性吸附为了提高所合成材料MPC的吸附性能与吸附选择性,本章实验创新的使用聚电解质聚苯乙烯磺酸钠(PSS)作为修饰剂对MPC进行修饰改性,通过实验表征证明了所采用的方法成功的合成了表面带负电荷的PSS-MPC,并使用带正电的亚甲基蓝与带负电的甲基橙作为模型吸附物质对其吸附选择性进行了评价。同时评价和研究了PSS-MPC对MB的吸附能力与吸附过程,结果表明改性后的材料PSS-MPC对MB的吸附能力从243.9 mg/g提高至270.3 mg/g,且吸附过程为吸热过程、单层吸附以及不可逆吸附。本实验所合成的改性材料不仅提高了材料的吸附能力而且提高了吸附选择性,这对其它材料合成有一定的参考价值。
【关键词】：磁性多孔碳材料 吸附
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TB383.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-20
• 1.1 磁性多孔碳材料的概述8
• 1.2 磁性多孔碳材料的合成方法8-14
• 1.2.1 共沉淀法9-10
• 1.2.2 水热法10-11
• 1.2.3 模板法11-13
• 1.2.4 碳化金属有机骨架材料法13-14
• 1.3 磁性多孔碳材料的应用14-17
• 1.3.1 磁性多孔碳材料在催化剂领域中的应用15
• 1.3.2 磁性多孔碳材料在电池材料领域中的应用15-16
• 1.3.3 磁性多孔碳材料在吸附分离领域中的应用16
• 1.3.4 磁性多孔碳材料在生物医学领域领中的应用16-17
• 1.4本论文的研究背景、目的以及主要内容17-20
• 1.4.1 本论文的研究背景和目的17
• 1.4.2 本论文的研究的主要内容17-20
• 第2章 磁性多孔碳材料的制备及表征20-30
• 2.1 前言20-21
• 2.2 实验部分21-23
• 2.2.1 实验试剂21
• 2.2.2 实验仪器21-22
• 2.2.3 磁性多孔碳材料的制备22
• 2.2.4 磁性多孔碳材料的表征22-23
• 2.3 实验结果与讨论23-29
• 2.3.1 磁性多孔碳材料的元素分析23-25
• 2.3.2 磁性多孔碳材料的形貌观察25
• 2.3.3 磁性多孔碳材料的磁性研究25-27
• 2.3.4 磁性多孔碳材料的热稳定性测试27-28
• 2.3.5 磁性多孔碳材料的氮气吸附-解析分析28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 磁性多孔碳材料对对硝基酚的吸附30-42
• 3.1 前言30-31
• 3.2 实验部分31-34
• 3.2.1 实验试剂31
• 3.2.2 实验仪器31
• 3.2.3 磁性多孔碳材料对对硝基酚的吸附试验31-34
• 3.3 实验结果与讨论34-41
• 3.3.1 起始浓度与吸附时间对吸附过程的影响34-35
• 3.3.2 吸附等温线35-38
• 3.3.3 吸附过程的动力学研究38-39
• 3.3.4 吸附过程的热力学研究39-40
• 3.3.5 MPC的循环利用性能40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 改性磁性多孔碳材料对亚甲基蓝的选择性吸附42-54
• 4.1 前言42-43
• 4.2 实验部分43-47
• 4.2.1 实验试剂43
• 4.2.2 实验仪器43-44
• 4.2.3 磁性多孔碳材料的修饰改性44
• 4.2.4 磁性多孔碳材料的表征44
• 4.2.5 PSS-MPC对亚甲基蓝的吸附实验44-47
• 4.3 实验结果与讨论47-53
• 4.3.1 PSS-MPC的材料结果表征与分析47-48
• 4.3.2 PSS-MPC的吸附性能48-53
• 4.4 本章小结53-54
• 总结54-56
• 参考文献56-66
• 致谢66-68
• 攻读硕士期间的研究成果68

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本文编号：634013