納米空心炭球可控制備及其Cr(Ⅵ)吸附研究.pdf

1、納米空心炭球(HCS)具有表面積與體積比高、尺寸及壁厚可調(diào)、抗酸耐堿、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點，在催化劑載體、電極材料，吸附分離，藥物載體等許多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。納米空心炭球的獨特空腔結(jié)構(gòu)可直接影響到它們的應(yīng)用性能，因此，納米空心炭球的可控制備及其空腔利用依然是納米材料領(lǐng)域研究的熱點和難點。
　　本論文采用限域熱解法合成了單分散納米空心炭球(HCS)，并考察了模板大小，前驅(qū)體用量及包硅方式對HCS結(jié)構(gòu)的影響;基于空心炭

2、球空腔利用的科學(xué)問題，采用開關(guān)式液相運輸活性物質(zhì)和固相熱解技術(shù)制備了鐵基納米空心炭球(HCS/Fe)，同時研究了HCS/Fe的性質(zhì)及其對重金屬Cr(Ⅵ)離子的吸附分離性能。具體內(nèi)容如下:
　　第一部分:以乳液聚合法制備的聚苯乙烯球(PS)為模板，苯酚(P)和六次甲基四胺(HMT)為前驅(qū)體，利用水熱法合成了酚醛樹脂(PF)包埋PS的復(fù)合納米粒子(PS@PF)，再經(jīng)限域熱解，最終合成了單分散的HCS。通過選用不同尺寸的PS球為模板，H

3、CS的空腔大小可在190-330 nm內(nèi)調(diào)變;通過控制酚醛樹脂前驅(qū)體和模板PS的比例，HCS的殼壁厚度也可精確調(diào)控(30-80 nm);通過二次包埋致密的硅層，不僅可以增加炭收率，而且可以增加殼壁厚度。
　　第二部分:以PS@PF為初始材料，F(xiàn)e(NO3)3為鐵源，采用開關(guān)式液相運輸活性物質(zhì)及固相熱解技術(shù)，設(shè)計制備了具有磁性空心結(jié)構(gòu)的鐵基納米空心炭球(HCS/Fe)。HCS/Fe擁有微孔外殼和高度分散的磁性鐵核(Fe/Fe3C)，

4、Fe的負載量可達～54 wt％。同時Fe/Fe3C納米粒子可以被選擇性封裝于HCS內(nèi)部。
　　第三部分:HCS/Fe復(fù)合材料表現(xiàn)出了高的鉻離子移除能力(100 mg g-1)，快的吸附速率(8766 mL g-1 h-1)和良好的磁分離特性(63.25 emu g-1)。在吸附過程中，微孔炭殼可以捕捉液相環(huán)境中Cr(Ⅵ)離子，內(nèi)部高度分散Fe/Fe3C納米顆粒對Cr(Ⅵ)的向內(nèi)擴散提供的驅(qū)動力，從而提高吸附速率和吸附容量。同時，外