几种核壳结构磁性介孔复合材料的合成与性质研究

发布时间：2016-12-12 18:19

  本文关键词：几种核壳结构磁性介孔复合材料的合成与性质研究，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2013年

几种核壳结构磁性介孔复合材料的合成与性质研究

赵亮  

【摘要】：水质净化在近年来得到了广泛的社会关注，工业废水若不经处理直接排放到环境中，不仅会对生态造成破坏，同时也会影响人畜的饮用水安全。有机污染物如芳烃、苯酚及染料分子，是工业废水的主要成分，如何能迅速有效的将其从污染物中分离降解是科研人员一直以来的研究重点。活性炭和沸石是最为常见的工业吸附剂，但是难以再生和回收利用的缺点限制了它们的应用。 介孔材料自出现以来受到了广泛和深入的研究，其高表面积和大孔隙率的特性使得其在催化、生物医药、能源和污水处理方面得到了广泛的应用。为了更好地拓展其应用领域，一些研究人员将磁性纳米粒子引入了介孔体系，合成了磁性介孔材料。这类材料不仅具有介孔材料的优异特性，同时兼备了磁性材料的可回收利用的特性，使得功能材料的回收和再利用过程不再复杂而冗长。在本论文中，我们以合成具有处理污染物性能的功能复合材料为目的，合成了几种具有核壳结构的新型磁性介孔材料，并对其应用性质进行了研究。 在第2章中，我们首先以FeCl_3·6H_2O为铁源，乙二醇为溶剂，NaAc为分散剂，，并添加柠檬酸三钠为稳定剂，通过溶剂热法成功制备出单分散的Fe_3O_4磁性纳米粒子。然后通过溶胶-凝胶法和软模板法先后在Fe_3O_4核外包覆了实体和介孔SiO_2壳层，合成的磁性介孔材料命名为Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2。该复合材料呈典型的核壳结构，且具有高表面积和孔容。在以对硝基苯酚作为吸附对象的吸附性测试中，当污染物溶液浓度较低时，Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2可迅速有效吸附对硝基苯酚，吸附剂可通过外加磁场快速回收。 杂多酸具有强酸性，且一直是光催化和酸催化反应的良好催化剂。然而其可溶于极性溶剂和较低的比表面积限制了其应用范围。在第3章中，我们首次尝试将H3PW12O40负载到磁性介孔材料上。采用APTES为硅烷偶联剂，对上一章合成的Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2进行了氨基修饰，然后通过化学吸附过程成功地将H3PW12O40负载到了磁性介孔材料上，记为Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-NH_2-PW。得到的产物具有独特的物化性质，如超顺磁性(46.8emu g~(-1))，高比表面积(135m~2g~(-1))，较大的孔径(5.0nm)，同时，多酸的负载量达到16.8%。因此，在紫外灯照射下，Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-NH_2-PW对罗丹明B溶液光催化效果要优于相同含量的纯H3PW12O40，且其可通过外加磁场进行回收，重复利用多次后光催化效果没有明显减低。这种良好的稳定性使得其在酸催化等领域也有着潜在的应用前景。 本论文中，我们一直遵循着材料的结构决定材料的性质，材料的性质决定材料的应用这一思想，设计了几种具有核壳结构的磁性介孔复合材料，通过对实验条件的探索和改进，优化了各组分材料的特性，同时克服了组分材料自身的缺点。复合材料在吸附和光催化方面展示了优异而稳定的性能，并在水处理、有机催化反应等领域有着潜在价值。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O643.36
【目录】：

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