多孔有机%2f无机纳米复合材料的制备及性能研究.pdf

上海交通大学硕士学位论文 I 多孔有机/ 无机纳米复合材料的制备及性能研究摘要多孔材料,如介孔 SBA-15 、 MCM-41 、活性炭等由于具有较高的比表面积和孔体积,比较均匀的孔径分布等一系列特点,因而在催化、吸附方面具有广阔的应用前景。目前,这些材料的发展已经从单纯的合成制备逐步转变到材料的应用,其中在吸附方面的应用正在成为研究的热点之一。在本论文中,我们设计、合成了具有纳米孔的有机改性无机纳米复合材料, 并且着重研究了这些材料在吸附上的应用,具有一定的理论和现实意义。本文主要在以下几个方面开展了研究工作: 1. 合成了具有大孔道尺寸的介孔二氧化硅( MCF )材料,并在其孔道中嫁接 3-氨丙基三乙氧基硅烷( APTES ),制备得到了有机改性介孔二氧化硅纳米复合材料。并研究了材料对水溶液中金属铜离子的吸附性能。 2. 使用资源丰富的稻壳制备比表面积较高,孔道疏松的活性炭; 使用 Fe(NO 3 ) 3 ? 9H 2 O作为先驱体,通过超声,减压蒸馏的方法在活性炭孔洞中原位合成纳米磁性粒子,得到比表面积高又有磁性的纳米复合材料。并研究了该体系对废水溶液中亚甲基蓝的吸附情况。 3. 探索研究了将聚合物合成到活性炭孔道中的方法,以期得到新型聚合物- 活性炭材料。成功地将聚甲基丙烯酸甲酯原位聚合在稻壳活性炭孔洞中。初步考察了聚甲基丙烯酸甲酯- 活性炭复合材料在水溶液中对苯酚的吸附性能。 4. 将聚甲基丙烯酸-N,N- 二甲氨基乙酯原位聚合在稻壳活性炭孔洞中, 得到的聚甲基丙烯酸-N,N- 二甲氨基乙酯- 活性炭复合材料。该体系仍然保持上海交通大学硕士学位论文 II 着聚合之前基体活性炭的孔结构,拥有 789m 2 .g -1 的较大比表面积, 大孔道直径和 3 .g -1 孔道容积,结果表明此复合材料对铜离子的吸附性能良好,最高吸附值可达 -1 ,比未改性的活性碳对铜离子的吸附性能好。 5 .初步研究了聚合物改性介孔材料的方法,合成了聚苯乙烯- 介孔( PS-SBA-15 )纳米复合材料,以期在吸附方面有所应用。探索了真空下制备稻壳炭材料的方法并对吸附性能作了初步探索。结果发现,硝酸改性真空烧稻壳炭制备方法简单,具有很大的孔径,吸附铅离子效果较好。关键词: 吸附,多孔材料,活性碳,复合材料,介孔二氧化硅上海交通大学硕士学位论文 III SYNTHESIS OF POROUS A ANIC POSITE AND INVESTIGATION OF ITS APPLICATION AS ADSORBENT ABSTRACT Porous materials, such as SBA-15, MCM-41, Activated Carbon, have been widely used in adsorption field becau se of its extensive surface area, micro/mesoporous structure, high adso rption capacity, and high degree of surface reactivity. Nowadys, many reports have paid more attentions on the modification of these porous materials fo r adsorption instead of the preparation of porous materials. Herein, we prepared surface modifid Macroporous Silica and polymer functionalized activated car bon, then investigated them use as adsorbents. The main contents of our work are summarized as follows: 1. Macroporous silica materials were surface modified by a grafting method using amine functional groups. Th e obtained materials still held a high surface area of 444 m 2 .g -1 and a larger pore size of 22 nm after the pore surface was functionalized with (3-Aminopr opyl)Triet