多孔有机无机纳米复合材料的制备及性能研究

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1、上海交通大学硕士学位论文多孔有机/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

2、（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(NO3)3•9H2O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

3、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I上海交通大学硕士学位论文2-1着聚合之前基体活性炭的孔结构，拥有789m.g的较大比表面积，3.8nm3-1大孔道直径和0.47cm.g孔道容积，结果表明此复合材料对铜离子的吸附-1性能良好，最高吸附值可达31.46mg.g，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

4、-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II上海交通大学硕士学位论文SYNTHESISOFPOROUSINORGANIC-ORGANICNANOCOMPOSITEANDINVESTIGATIONOFITSAPPLICATIONASADSORBENTABSTRACTPorousmaterials,suchasSBA-15,MCM-4

5、1,ActivatedCarbon,havebeenwidelyusedinadsorptionfieldbecauseofitsextensivesurfacearea,micro/mesoporousstructure,highadsorptioncapacity,andhighdegreeofsurfacereactivity.Nowadys,manyreportshavepaidmoreattentionsonthemodificationoftheseporousmaterialsforadsorptioninsteado

6、fthepreparationofporousmaterials.Herein,wepreparedsurfacemodifidMacroporousSilicaandpolymerfunctionalizedactivatedcarbon,theninvestigatedthemuseasadsorbents.Themaincontentsofourworkaresummarizedasfollows:1.Macroporoussilicamaterialsweresurfacemodifiedbyagraftingmethodu

7、singaminefunctionalgroups.Theobtainedmaterialsstillheldahigh2-1surfaceareaof444m.gandalargerporesizeof22nmaftertheporesurfacewasfunctionalizedwith(3-Aminopropyl)Triethoxysilane(APTES).The2+adsorptionpropertieswereinvestigatedbyCuremovalfromaqueoussolutions.Theresultant

8、materialsdemonstratedanimprovedadsorptioncapacity,whichisalmostthreetimesashighasthatofaminemodifiedconventionalmesop