论文部分内容阅读
自以MCM-41为代表的M41S系列介孔分子筛被合成以来,有序介孔材料因为其较大的孔体积、较高的比表面积、均匀的孔径以及表面富含可改性的基团而备受广大研究者们的关注。然而目前介孔分子筛并未得到广泛的应用,除了因为其较低的水热稳定性外,其传统制备方法也存在很多的问题。如介孔分子筛的形貌控制,虽然以正硅酸乙酯、混合表面活性剂为原料成功合成出球形介孔分子筛,但是所需的表面活性剂较为昂贵,所得到的球形颗粒较小,应用有限。本文研究了制备大粒径球形介孔分子筛的新工艺路线。通过先控制形貌,再重组孔道的两步法成功制备出单分散有序介孔二氧化硅微球。并通过激光粒度仪、N2吸附脱附测试、XRD、SEM等测试手段分析表征其形貌和结构。最后将所得微球氨基化改性后用于吸附水体中的铜离子,研究其吸附性能。本文主要包括以下几个方面的研究内容:(1)以正硅酸乙酯为原料,通过溶胶凝胶法制备纳米硅溶胶。考察了催化剂氨水的用量和反应温度对产物形貌大小等性能的影响。在不同反应条件下,成功制备出30 nm到200 nm之间不同粒径大小的硅溶胶。(2)以得到的纳米硅溶胶为原料,制备了单分散的多孔二氧化硅微球。研究了体系pH值、甲醛尿素摩尔比、搅拌时间、反应温度和硅溶胶中二氧化硅颗粒大小等因素对产物微球形貌和结构的影响。在40℃反应温度,体系pH值为1.8,甲醛尿素摩尔比为1.25,搅拌5 min,二氧化硅原生粒子为40 nm的条件下制备出了粒径大小为3.76 μm的单分散多孔二氧化硅微球。(3)以多孔硅微球为母球,通过假晶转化过程,在不改变母球形貌的同时,重组其孔道结构,从而制备有序介孔二氧化硅微球。对假晶转化过程的工艺条件,如反应温度、反应时间、氢氧化钠和CTAB的用量进行了研究,并简单分析了其转化机理。在物料配比为Si02:NaOH:CTAB=1:0.4:0.1,125 ℃水热反应釜中反应10h,成功使母球的孔道调整为有序介孔结构,其比表面积得到极大的提升。(4)以3-氨丙基三乙氧基硅烷为改性剂对所制备的硅微球进行表面改性,将改性后的微球用作吸附剂,吸附水体中的铜离子。研究了氨基化的二氧化硅微球对重金属离子的吸附性能以及吸附剂的再生性能。研究表明,氨基化的多孔二氧化硅微球和有序介孔二氧化硅微球对较低浓度的铜离子溶液都具有快速吸附的能力以及较好的再生性,最大吸附容量分别为18.731 mg/g和28.265 mg/g。