分級介孔有機(jī)膦酸鋯的合成、表征以及性能.pdf

1、本論文以氨基三亞甲基膦酸(ATMP)和氧氯化鋯(ZrOCl2·8H2A)為原料，在沒有模板劑加入的情況下，合成了一種分級介孔三元有機(jī)膦酸鋯的有機(jī)-無機(jī)雜化材料NTAZP，分子式為Zr3(C3H9O12NP3)2·2H2O。該材料具有規(guī)整的球形結(jié)構(gòu)，每個(gè)球直徑在6.0μm左右。放大一個(gè)小球表面發(fā)現(xiàn)，每個(gè)小球表面又由許多葉片組成，而葉片上又存在許多孔徑分布集中在2.7nm的介孔。這些2.7nm介孔自由堆積形成了20-30nm之間孔徑稍大的二

2、級介孔。該雜化材料結(jié)合了有機(jī)與無機(jī)組分的性質(zhì)，其多孔性將這種結(jié)合的優(yōu)越性能充分表現(xiàn)出來。
　　 應(yīng)用介孔材料NTAZP對水中的Pb2+、Cu2+、Cd2+、Ca2+、Mg2+五種金屬離子進(jìn)行吸附，并研究了五種金屬離子在NTAZP上的吸附動力學(xué)和熱力學(xué)，考察了吸附質(zhì)不同初始濃度、反應(yīng)不同溫度以及不同pH條件下對吸附效果的影響，結(jié)合XRD、SEM、XPS、FT-IR等結(jié)果探究吸附機(jī)理。結(jié)果顯示:對比輕金屬離子，NTAZP對重金屬離子

3、有好的吸附效果。對Pb2+、Cu2+、Cd2+的吸附可能是由于介孔孔道中的N原子與金屬離子發(fā)生配位，Ca2+、Mg2+的吸附可能由于范德華力所致。NTAZP吸附重金屬離子后的結(jié)構(gòu)和形貌都未發(fā)生變化，而吸附輕金屬離子后的樣品的結(jié)構(gòu)和形貌發(fā)生了明顯變化。吸附動力學(xué)數(shù)據(jù)顯示:五種金屬離子的吸附適合準(zhǔn)一級動力學(xué)方程和雙指數(shù)動力學(xué)方程，相關(guān)系數(shù)R2＞0.95;熱力學(xué)模擬顯示重金屬離子Pb2+、Cu2+、Cd2+適合Langmuir等溫線，而輕金屬

4、離子Ca2+、Mg2+符合Freundlich等溫線。
　　 應(yīng)用介孔材料NTAZP制備了一系列負(fù)載不同鐵含量的NTAZP-Fe3+催化劑，發(fā)現(xiàn)Fe(Ⅲ)鹽負(fù)載存在最佳的吸附時(shí)間和吸附溫度。使用比表面測定、XRD、SEM、FT-IR、XPS等方法對催化劑NTAZP-Fe3+進(jìn)行表征，證明Fe3+與NTAZP之間以配位作用相結(jié)合，負(fù)載Fe3+后的NTAZP結(jié)構(gòu)和形貌都未發(fā)生變化。NTAZP-Fe3+催化劑主要用于以過氧化氫為氧化劑

5、的甲醛催化氧化反應(yīng)。通過一系列催化活性實(shí)驗(yàn)確定了NTAZP-Fe3+催化的最佳條件:負(fù)載鐵量為0.30mmol/g，催化溫度為50℃。整個(gè)催化過程在40℃左右就可以實(shí)現(xiàn)甲醛溶液的高效率轉(zhuǎn)化。負(fù)載鐵NTAZP催化氧化反應(yīng)是一個(gè)典型的類Fenton試劑氧化機(jī)理。NTAZP-Fe3+/H2O2混合體系通過H2O2產(chǎn)生OH·處理HCHO。以載體NTAZP負(fù)載鐵還避免了Fe3+進(jìn)入水體，避免造成二次污染。
　　 另一種材料，分級介孔/大孔