多孔氧化錳-氧化硅復(fù)合材料的仿生合成及應(yīng)用.pdf

1、通過吸附或催化降解來去除水體中有機(jī)污染物是常用的方法。在眾多的吸附材料中，多孔氧化硅因具有大比表面積、高孔體積、廉價(jià)無毒、易回收再利用等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于吸附去除有機(jī)染料。同時(shí)，在多氧化硅中引入過渡金屬等催化活性物種，可以進(jìn)一步提高材料對有機(jī)污染物的去除效率、避免二次污染。因此，本論文以自然界中可循環(huán)再生的植物如山茶花花瓣和包菜菜葉為模板，通過仿生復(fù)制的方式來設(shè)計(jì)構(gòu)筑多孔氧化硅、氧化錳和氧化硅/氧化錳復(fù)合材料，研究仿生法制備無機(jī)多孔材料

2、的機(jī)理，考察所得材料在去除水體中有機(jī)污染物的性能，并比較單組分氧化硅、氧化錳和雙組分復(fù)合材料的吸附/催化性能差異。
　　論文首先以山茶花花瓣為模板、通過對山茶花細(xì)胞結(jié)構(gòu)的精細(xì)復(fù)制，成功獲得了具有二維結(jié)構(gòu)的多孔氧化硅材料（HSx），考察了合成時(shí)硅源濃度對樣品的微觀形貌、片層厚度、孔道結(jié)構(gòu)及其吸附有機(jī)染料亞甲基藍(lán)(MB)效果的影響。研究發(fā)現(xiàn)最佳硅源濃度為0.05mol·L-1時(shí)，所得HS005材料片層厚度為2.7nm，孔徑大小為4-9

3、nm，對MB的飽和吸附量為74mg·g-1。由于山茶花花期為3～5月，之后便以更加普遍的包菜菜葉為模板來合成材料。
　　隨后，以包菜菜葉為模板制備出具有片狀分級多孔結(jié)構(gòu)的氧化硅材料（BSx）。同樣，合成時(shí)硅源濃度對樣品形貌和孔道結(jié)構(gòu)有較大的影響，從而最終影響材料對染料的吸附效果。與以花瓣為模板時(shí)相同，以包菜菜葉為模板來構(gòu)筑氧化硅時(shí)，最佳硅源濃度為0.05mol·L-1，所得材料對MB飽和吸附量為76mg·g-1。
　　在成功

4、制備出多孔氧化硅吸附材料之后，我們將仿生方法拓寬到具有催化活性的氧化錳材料，以包菜菜葉為模板合成了納米片層結(jié)構(gòu)氧化錳材料(BMx)，并通過調(diào)節(jié)合成時(shí)錳源濃度控制產(chǎn)物形貌、微觀結(jié)構(gòu)以及錳氧化物的組分，探究不同樣品催化降解MB的差異。錳源濃度為0.05mol·L-1時(shí)可以完好復(fù)制包菜細(xì)胞結(jié)構(gòu)，所得BM005中錳氧化物晶粒大小為32nm左右，具有最佳催化降解MB效果。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在該類芬頓催化反應(yīng)過程中，雙氧水的用量對材料的活性有著較大的影響。