基于層狀氫氧化物構(gòu)筑多功能碳納米復(fù)合材料及其應(yīng)用研究.pdf

1、碳納米復(fù)合材料有機(jī)結(jié)合了碳和納米微粒兩者優(yōu)異的性能，因此在能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換、藥物運(yùn)載、環(huán)境、催化等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。目前碳納米復(fù)合材料通?；谝阎苽涞募{米碳材料（如石墨烯、碳納米管）液相合成，存在制備工藝復(fù)雜、成本高、均勻性差、納米微粒易團(tuán)聚等缺點(diǎn)，因此，尋求一種簡(jiǎn)單高效的方法制備尺寸均勻、分散性高的碳納米復(fù)合材料是亟需解決的重要課題。本論文以有機(jī)陰離子插層層狀氫氧化物為單一前驅(qū)體，經(jīng)一步固態(tài)熱解可控合成及組裝得到一種新型高質(zhì)量、多功能的

2、六方片狀碳/金屬/金屬氧化物納米復(fù)合材料，并將其應(yīng)用于污染物去除和催化劑載體領(lǐng)域。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.以水楊酸根(sal)插層的層狀氫氧化物Co(Mg)Al-sal LDH為前驅(qū)體，無(wú)需還原劑和額外碳源一步固態(tài)熱解得到六方片狀C/Co/Mg(Al)O及C/Co/Al2O3納米復(fù)合材料，研究金屬元素比例、熱解溫度對(duì)復(fù)合材料組成和結(jié)構(gòu)的影響。利用XRD、SEM、TEM、FT-IR、Raman、XPS、BET及VSM等表征手段對(duì)

3、前驅(qū)體和碳納米復(fù)合材料進(jìn)行了詳細(xì)表征。結(jié)果表明，得到的C/Co/Mg(Al)O納米復(fù)合材料保持前驅(qū)體的六方片狀結(jié)構(gòu)，Co(8nm)和Mg(Al)O(3-5nm)納米粒子均勻分散在石墨化的碳基底中;碳表面存在大量的-OH和-COOM，證明碳納米復(fù)合材料表面功能化;具有較大的比表面積(600℃，207m2/g)和豐富的孔結(jié)構(gòu);該碳納米復(fù)合材料具有較高的飽和磁化強(qiáng)度，表現(xiàn)出優(yōu)異的磁學(xué)性能。
　　2.將C/Co/Mg(Al)O及C/Co/

4、Al2O3納米復(fù)合材料應(yīng)用于有機(jī)染料的去除，詳細(xì)研究了焙燒溫度、金屬元素比例、溶液pH值和溫度對(duì)吸附劑吸附效果的影響，并對(duì)其吸附機(jī)理進(jìn)行探究。研究發(fā)現(xiàn)，該復(fù)合材料對(duì)陰離子染料剛果紅、橙黃Ⅱ、甲基橙、伊文思藍(lán)均表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能，如對(duì)染料剛果紅，最大吸附量為2787mg/g，優(yōu)于文獻(xiàn)中報(bào)道的吸附材料;該納米復(fù)合材料能夠磁性回收并可多次重復(fù)利用。機(jī)理研究表明，該納米復(fù)合材料中的Mg(Al)O表現(xiàn)出較高的活性，在水溶液中發(fā)生LDHs結(jié)構(gòu)復(fù)原

5、，大大提高其與染料的吸附位點(diǎn)，而且該材料表面存在大量的功能基團(tuán)和豐富的孔結(jié)構(gòu)使得C/Co/Mg(Al)O納米復(fù)合材料對(duì)染料顯示出優(yōu)異的吸附性能。
　　3.利用LDHs前驅(qū)體法一步固態(tài)熱解得到六方片狀C/Mg(Al)O納米復(fù)合材料，經(jīng)酸溶蝕，無(wú)需模板及催化劑的條件下得到新型六方片狀石墨化多孔碳。對(duì)該碳材料進(jìn)行一系列詳細(xì)表征，結(jié)果表明，得到的碳材料具有較大的比表面積（658 m2/g）、豐富的孔結(jié)構(gòu)、高石墨化程度且表面含有大量的功能基