金属掺杂多孔氧化硅复合材料的制备与性能研究

【摘要】介孔二氧化硅材料的孔隙大小分布范围在2nm-50nm,其表面积大,孔径均匀。负载过渡金属氧化物纳米颗粒对纯二氧化硅介孔材料进行改性,可以改善不同的介孔材料的性能,如表面酸性和催化能力、骨架稳定性和离子交换能力。在环境、能源、生物材料、分离、净化、催化和新材料等领域有广阔的应用前景。本文由非离子表面活性剂聚乙二醇(PEG)为模板剂,采用溶胶凝胶法,水热法和煅烧法合成介孔二氧化硅及其金属氧化物(CuO、TiO2)掺杂介孔二氧化硅复合材料,详细研究了PEG模板、煅烧气氛、掺杂金属盐、掺杂金属和其它反应条件对产品的孔隙结构的影响,探讨了其在吸附和催化方面的应用。论文包括以下几部分：第一章使用非离子表面活性剂聚乙二醇(PEG)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源,合成介孔二氧化硅干凝胶、通过水热法、高温煅烧法处理模板剂得到产品。主要考察了制备PEG质量、PEG分子量、煅烧气氛和不同的处理方法对孔隙结构的影响和材料结构的影响；所得产物对亚甲基蓝的吸附进行了最优化试验。一般来说分子量越小,质量越大,材料的BET数据越大,对亚甲基蓝吸附效果也最好；在氮气气氛下煅烧出的样品对亚甲基蓝的吸附效果最好；尤其是在水热处理下的PEG分子量为600,质量为6g的情况下,取2#样品0.015g放入亚甲基蓝,调节pH=9,搅拌2h,对亚甲基蓝的去除率为93.4%,且以物理吸附为主。第二章使用Sol-gel法,然后通过水热、高温煅烧法得到CuO-SiO2多孔复合材料。研究了不同CuO的负载量、以不同铜盐为铜源和除去模板剂的煅烧氛围等因素对纳米复合材料的BET、结构的影响。并探讨了CuO-SiO2多孔复合材料吸附阳离子染色剂和阴离子染色剂时的选择性。实验结果表明,部分铜离子在Si02框架的Cu-O-Si键的形成,结晶相颗粒形成占据该通道的一部分,使表面积略有下降。染色剂吸附效果随着CuO的负载量的增加而增加,且样品对阳离子染色剂的效果明显好于阴离子染色剂；以不同铜盐为铜源时,以氯化铜为铜源制备的样品对亚甲基蓝的去除率最好。在氮气氛围下煅烧所得的产物BET数据以及吸附效果更好,其中CuO会被还原成Cu2O。第三章通过溶胶凝胶法、高温煅烧法制备了掺杂Cu、Ti的多孔硅材料,并研究了对亚甲基蓝的光催化作用。实验结果表明,复合材料中所含Ti含量越高,光催化效果越好,在含有10mL钛酸四丁酯时,它的脱色率达到97.4%。且在氮气氛围下煅烧得到的样品催化效果要好于在空气中煅烧得到的样品。实验结果表明,以聚乙二醇(PEG)为模板,正硅酸乙酯作为硅源,可以合成介孔二氧化硅及其金属(氧化铜和二氧化钛)掺杂复合材料,通过调整PEG分子量,PEG质量和反应条件可以调节和控制材料的孔隙结构。无机金属氧化物进入介孔Si02骨架形成M-O-Si化学键,产生新的物理和化学性质,特别是对阳离子染色剂的吸附催化效果更好。制备出的介孔复合材料,广泛应用于吸附,催化和其他相关领域。
【作者】吴中正；
【导师】李村；
【作者基本信息】安徽大学，材料工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】复合材料；介孔；吸附；催化；染色剂；

【参考文献】
[1]蒿姗姗.硼替佐米提高多发性骨髓瘤U266细胞对γ δ T细胞杀伤敏感性的研究[D].吉林大学,内科学,2013,硕士.
[2]张佳硕.吉林省灾备产业投融资问题研究[D].吉林大学,会计学,2014,硕士.
[3]王飞.基于数值模拟的云阳旧县坪滑坡变形预测[D].成都理工大学,地质工程,2013,硕士.
[4]郭保炎.任期经济责任审计的若干问题研究[D].武汉理工大学,管理科学与工程,2003,硕士.
[5]卞荣何宁李亮钱军史振宇陈明君.微细铣削氧化锆陶瓷铣削力特征分析[J].中国机械工程,2014,23:.
[6]耿小庆.基于WEB的虚拟现实系统交互式研究[D].天津财经学院,企业管理,2004,硕士.
[7]叶乐志.汽车永磁缓速器设计理论与试验研究[D].北京工业大学,2012.
[8]萨仁图亚.蒙古历史文学中的孛兒帖兀真形象研究[D].内蒙古大学,中国少数民族语言文学,2013,硕士.
[9]帅军.若干非线性偏微分方程动态系统降维问题的研究[D].中南大学,应用数学,2014,博士.
[10]郑宏伟.张宣地区水晶屯金矿和中山沟金矿地质特征对比及矿床成因探讨[D].石家庄经济学院,构造地质学,2014,硕士.
[11]郝志伟.不同年龄阶段颈椎过伸性损伤预后因素分析[D].吉林大学,外科学,2014,硕士.
[12]彭建校.S公司起重机械安装项目集成管理研究[D].华南理工大学,工业工程,2012,硕士.
[13]徐京城,刘轶,卞迎春.纳米碳含能复合材料热分解的反应分子动力学研究[A].中国化学会.中国化学会第29届学术年会摘要集——第41分会：燃料与燃烧化学[C].中国化学会:,2014:1.
[14]赵君卫.EAI应用与研究[D].西安电子科技大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[15]陈瑛.高职院校计算机基础课程的实施现状及对策研究[D].华中师范大学,教育管理,2014,硕士.
[16]曹文洲.现代纤维艺术的设计与研究[D].沈阳理工大学,设计艺术学,2013,硕士.
[17]任钢.基于进化算法的多处理机任务调度器研究[D].中国科学院研究生院（计算技术研究所）,2001.
[18]董鸣.异质性生境中的植物克隆生长：风险分摊[J].植物生态学报,1996,06:543-548.
[19]马彦.花境在长春市居住区植物造景中的应用研究[D].吉林农业大学,园林植物与观赏园艺,2012,硕士.
[20]陈黎.猪粪资源化利用技术研究[D].浙江大学,农业昆虫与害虫防治,2012,硕士.
[21]周晓岭.异质生境下克隆植物羊草和光稃茅香的空间拓展策略[D].东北师范大学,草业科学,2012,硕士.
[22]潘劲军,潘家林.液压压下技术在洛铜冷轧机上应用[J].冶金自动化,1983,05:61-63.
[23]方浩华.基于DSP的皮卫星差分解调器的研究[D].浙江大学,微电子与固体电子学,2004,硕士.
[24]毕朋.聚吡咯包覆锡基锂离子电池负极材料的制备及性能研究[D].天津大学,2014.
[25]张璐.初级阶段对外汉语教材中“比”字句的调查分析与建议[D].内蒙古师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2012,硕士.
[26]王燕.蜂窝钢柱绕强轴的稳定性能分析[D].西安建筑科技大学,结构工程,2013,硕士.
[27]靳开川.国内出版社网站建设研究[D].河南大学,新闻学,2004,硕士.
[28]徐义涵,陈晓荣,张宗观.大宗医药化工原料二羟基丙酮的微生物法生产[J].中国石油和化工标准与质量,2013,17:19.
[29]谢明武.工程机械应急救援管理技术研究[D].长安大学,机械电子工程,2014,硕士.
[30]姚春燕,彭伟,潘柏松,刘云峰.基于CDIO大学生创新团队实践探索[J].浙江工业大学学报(社会科学版),2013,03:342-345.
[31]黄亮.黄海以鳀鱼为基础食物网中主要生物的碳、氮和磷三元素组成及脂肪酸组成特征[D].华东师范大学,自然地理学,2004,硕士.
[32]王丹妮,边玉敬.5.001MHz低噪声综合器的研制[J].宇航计测技术.1991(05)
[33]马莉娅.对外汉语教学中的文化教学方法初探[D].苏州大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[34]黄细江.论商业特许经营合同的解除[D].西南政法大学,知识产权法（专业学位）,2012,硕士.
[35]秦玮娜.股东代表诉讼激励机制研究[D].青岛大学,诉讼法学,2013,硕士.
[36]王平论.基于低空摄影测量的三维虚拟场景研究与实现[D].中国矿业大学,摄影测量与遥感,2014,硕士.
[37]赵瑞.辽朝戍边制度研究[D].吉林大学,中国古代史,2013,硕士.
[38]柳青.YL450t运梁车电液控制系统设计与实践[D].燕山大学,机械工程,2014,硕士.
[39]韩蕊.农村义务教育资源整合进程中存在的问题与对策研究[D].吉林大学,公共管理,2013,硕士.
[40]王小伟.基于磁控技术MIG焊接熔滴行为的模拟研究[D].南昌航空大学,机械工程,2013,硕士.
[41]郭士杰.浙江和美农村连锁超市配送中心选址研究[D].中国海洋大学,物流工程（专业学位）,2014,硕士.
[42]崔云.楚服饰文化的主要特征与形成因素[D].华中师范大学,区域文化史,2014,硕士.
[43]刘湛梅.“同课异构”校本教研的有效性初探[D].内蒙古师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[44]辛晓平.边坡三维滑坡预测预警体系的研究[D].北方工业大学,岩土工程,2014,硕士.
[45]李伟光.城市山地公园景观规划设计研究[D].山东建筑大学,园林植物与观赏园艺,2013,硕士.
[46]郑慧敏.英国时装秀发展历程研究[D].北京服装学院,艺术学,2012,硕士.
[47]石之光.澳大利亚见闻三则[J].中外建筑.1996(05)
[48]王治华.数据仓库、联机分析处理和数据挖掘技术的应用[J].上海电力,2005,02:205-208.
[49]杨茹,丁云,阚和庆.大学生社会责任感的内涵、理论基础及现实意义探析[J].思想理论教育导刊,2012,11:107-110.
[50]李岩,李东.电力企业知识管理与知识库建设[J].电力信息化,2004,06:43-45.