弱酸性介质中功能化介孔氧化硅的合成及应用

来源 :苏州科技大学 苏州科技学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:RSH1987
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介孔氧化硅材料自上世纪90年代成功合成以来,已经成为了众多领域的研究热点。本论文主要开展在弱酸性体系中介孔氧化硅材料的直接合成以及对染料废水的吸附、光催化研究。利用铝盐水解产生合成中所需要的弱酸,替代传统合成中的强酸或强碱,同时引入一定量的铝,直接合成含铝介孔氧化硅材料。调节Al/Si摩尔比,改变体系中的酸碱度,制备出具有不同规整度、介孔孔道结构和尺寸的材料。在此基础上掺杂过渡金属元素Fe和Cu,通过改变过渡金属与Si的摩尔比,调节引入量,探究不同Fe/Si和Cu/Si摩尔比体系中材料结构的变化规律,并考察掺杂过渡金属所得材料对染料废水的光催化降解性能。最后合成不同形貌的介孔氧化硅材料,探究形貌对介孔氧化硅染料废水吸附性能的影响规律。采用XRD、SEM、TEM和N2脱吸附等测试方法,系统研究改变Al/Si摩尔比、掺杂前后、改变合成方法所得材料的孔道结构、尺寸及表面形貌等变化情况及其对水体中染料的处理效果。研究结果显示,利用无机盐AlCl3水解产生弱酸性环境,能够很好的合成介孔氧化硅材料,且孔道在一定Al/Si摩尔比范围内具有较高的规整度和有序性。当采用亚甲基蓝(MB)和罗丹明B(RhB)为模拟染料污染物分子时,随着Al/Si摩尔比的改变,材料对染料废水的吸附性能呈现出一定规律性的变化,其最佳配比是Al/Si=0.5,最大的吸附量在166mg/g。在双体系染料废水中,含铝介孔氧化硅对染料表现出一定的选择性,对RhB的吸附速率和吸附量均大于MB。掺杂过渡金属,材料的有序介孔结构在低的Fe/Si和Cu/Si摩尔比中能够保持,并且对染料废水有较强的光催化降解性能。
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