檸檬酸法合成介孔材料及其在Cu2+去除中的應(yīng)用.pdf

1、介孔氧化硅和磁性介孔氧化硅納米復(fù)合材料因其在化學(xué)化工、生物醫(yī)藥、環(huán)境和能源等領(lǐng)域中具有重要的潛在應(yīng)用而成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。介孔材料的合成一般采用表面活性劑模板路徑通過(guò)超分子自組裝形成,然而這種方法合成過(guò)程過(guò)于復(fù)雜,高溫煅燒、有機(jī)溶劑萃取、微波脫除等手段來(lái)去除表面活性劑耗能耗時(shí)且模板劑一般難以回收利用,此外高溫煅燒模板分解產(chǎn)生的有害物質(zhì)又會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染。來(lái)自于冶金、電鍍、印刷、紡織、化肥和造紙工業(yè)等諸多領(lǐng)域中的Cu2+是廢水中一種常

2、見(jiàn)的重金屬。較高的Cu2+濃度不但危害水生動(dòng)植物的生長(zhǎng),阻礙水體自凈,還將影響人類健康。吸附法是一種去除污水中重金屬離子的有效方法,但尋找合適的吸附材料是其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。
　　為了開(kāi)辟出一條簡(jiǎn)單、廉價(jià)合成介孔材料的新路徑,以更好地滿足環(huán)境凈化應(yīng)用如重金屬Cu2+的有效去除,本論文做了以下幾方面的探索工作。
　　(1)基于溶膠-凝膠技術(shù)通過(guò)一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)的非表面活性劑合成路徑在水溶液體系中合成了一種具有豐富硅烷羥基的介孔氧化

3、硅材料。此法以檸檬酸為模板,正硅酸乙酯((TEOS)為硅源,檸檬酸在合成過(guò)程中可同時(shí)作為成孔劑和TEOS水解的酸催化劑。另外通過(guò)簡(jiǎn)單水洗的方法可以很容易地將檸檬酸模板去除,從而使合成的介孔氧化硅孔道中保留了豐富的硅烷羥基,濾液干燥后可將檸檬酸回收并循環(huán)利用。對(duì)合成的介孔氧化硅材料進(jìn)行了XRD、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)和N2吸脫附等的物性表征。豐富的硅烷羥基有利于有機(jī)官能團(tuán)的嫁接,因此我們

4、對(duì)介孔氧化硅進(jìn)行了氨基嫁接修飾并將其用于水溶液中重金屬Cu2+離子吸附研究,結(jié)果表現(xiàn)出較好的吸附性能。
　　(2)磁性介孔復(fù)合材料是當(dāng)前研究的一大熱點(diǎn),基于上述開(kāi)發(fā)的非表面活性劑檸檬酸路徑合成介孔氧化硅的方法,本章中將其推廣用于合成有序的磁性介孔Fe3O4@SiO2納米復(fù)合微球。N2吸脫附表征發(fā)現(xiàn)此類材料具有較大的表面積和孔體積、孔徑單一,SEM和TEM顯示該復(fù)合材料是核-殼結(jié)構(gòu)的球形形貌且氧化硅殼具有一定的介孔有序性,FTIR結(jié)