多孔氮化硼纳米纤维的制备及其吸附性能研究

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1、分类号：密级：公开UDC：编号：201321801015河北工业大学硕士学位论文多孔氮化硼纳米纤维的制备及其吸附性能研究论文作者：许璐璐学生类别：全日制学科门类：工科学科专业：材料物理与化学指导教师：林靖职称：副教授资助基金项目：国家自然科学基金（No.51202055,51572068）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsPhysicsandChemistrySYNTHESISOFPOROUSBORONNITRIDENAN

2、OFIBERSANDTHEIRADSORPTIONPROPERTIESbyXuLuluSupervisor:AssociateProf.LinJingMay2016ThisworkwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.51202055,51572068摘要多孔BN纳米纤维作为一类新型的非氧化物多孔材料，因其自身所具有的高比表面积、丰富的孔结构、高长径比、优异化学稳定性和热稳定性等特点，在催化剂支撑、储氢、水处理等领域显示出了巨大的应用潜力。本文以三聚氰胺和硼酸为原

3、料，通过三步法合成具有高长径比的多孔BN纳米纤维，然后对其吸附性能进行了研究。主要内容如下：1.发展了一种直径小于100纳米的多孔BN纳米纤维绿色、低成本、高产率和高质量的制备方法。采用硼酸和三聚氰胺为原料，水浴合成密胺二硼酸（M·2B）；随后利用冷冻干燥法合成多孔BN纳米纤维前驱体纤维；将前驱体在不同温度，氮气（N2）气氛下进行热处理，得到多孔BN纳米纤维。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子能量损失谱、X射线衍射以及物理-化学吸附仪对产物的形貌、成分、晶化程度、孔径分布、表面积和孔体积等进行一系列的表征。所制备的多孔BN纤维形貌均一产量大

4、、纯度高，直径分布为20-60纳米。2.对在最佳制备工艺条件下所获得的多孔BN纳米纤维进行吸附性能研究。并测试其对水溶液中亚甲基蓝（MB）、刚果红（CR）和罗丹明B（RhB）等有机染料的吸附能力。再将测试结果分别进行等温吸附拟合和动力学拟合，得到多孔BN纳米纤维对染料的吸附规律，并分析其循环吸附性能。3.本文的最后研究了吸附罗丹明B的多孔BN复合纤维的发光性能。对所制备的罗丹明B/多孔BN复合荧光粉的激发、发射光谱、量子效率进行分析，并对复合荧光粉的热稳定性进行研究。结果表明多孔BN能有效提高罗丹明B的发光效率和稳定性，所制备的罗丹明B/多孔B

5、N复合纤维是一类高效、稳定的红色荧光粉。关键字：多孔氮化硼，纳米材料，吸附IABSTRACTAsanewtypeofnon-oxideporousmaterial,one-dimensional(1D)porousBNnanofibershavehighspecificsurfacearea,largeporevolume,highaspectratiosandexcellentchemicalandthermalstability,thuscanbeconsideredasapromisingnanomaterialsinmanyapplic

6、ationfields,suchascatalystcarriers,hydrogenstorage,andwastewatertreatment,etc.Inthisthesis,wereportthefirstsynthesisof1DporousBNnanofiberswithhighaspectratiosviaathree-stepmethodusingboricacidandmelamineasthestartingmaterials.Thentheiradsorptionpropertieshavebeenstudiedindet

7、ail.Themaincontentsareasfollows:1.WedevelopedagreenandlowcostmethodtosynthesizeporousBNnanofiberswithdiameteroflessthan100nminahighpurityandhighyield.Firstly,melaminediborate(M·2B)weresynthesizedusingboricacidandmelamineasrawmaterials.Thentheultrafinenanofiberprecursorsweref

8、abricatedviathefreeze-dryingofhotmelaminediboratesolution.Afterahigh-temper