有序雜化介孔碳和聚合物的合成以及應(yīng)用.pdf

1、有序雜化介孔碳和聚合物材料由于具有高的比表面積，大的孔體積，均一可調(diào)的孔徑，介觀結(jié)構(gòu)可控等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于催化、吸附、光學(xué)器件、電化學(xué)等科技領(lǐng)域。因此，本文以三嵌段共聚物F127為模板，多元體系共組裝的方法，合成有序雜化介孔碳和聚合物材料，并應(yīng)用于吸附和催化反應(yīng)中。
　　 全文共分四章
　　 第一章:為文獻(xiàn)綜述，主要介紹了雜化介孔碳和介孔聚合物的發(fā)展以及研究現(xiàn)狀。
　　 第二章:介紹了以三嵌段共聚物模板，合成了

2、具有二維六方結(jié)構(gòu)的孔徑分布均一，高比表面積，大的孔體積的有序介孔碳材料，并應(yīng)用于吸附廢水中的染料大分子。這幾種碳材料具有不同的孔徑(4.5-6.4nm)、比表面積(398-2580 m2/g)和孔體積(0.51-2.16 cm3/g)。分別用于吸附染料亞甲基藍(lán)、堿性品紅、羅丹明B、燦爛黃、維多利亞藍(lán)B、甲基橙和蘇丹紅。同時(shí)也考查了商業(yè)活性炭對(duì)上述染料的吸附性能。結(jié)果表明介孔碳材料(孔徑6.4nm、比表面積2580 m2/g、孔體積2.1

3、6 cm3/g)對(duì)染料的吸附量是商業(yè)活性炭的兩倍，并且介孔碳對(duì)低濃度的染料有較高的吸附率，高達(dá)到99％。無論是對(duì)堿性染料，酸性染料還是對(duì)偶氮染料都有很好的吸附行為。吸脫附后的介孔碳仍然很穩(wěn)定，可以重復(fù)使用。值得一提的是，高比表面積，大的孔體積，雙孔分布的介孔碳MPSC/C具有高的吸附性能。同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)建立了吸附劑的孔尺寸大小與染料分子尺寸之間的關(guān)系，染料分子的空間尺寸在有序介孔碳的吸附過程中起了決定性的作用。當(dāng)吸附小尺寸的染料分子時(shí)，孔

4、徑小、孔體積大、比表面積高的有序介孔碳吸附劑利于吸附，孔的利用率高；當(dāng)吸附大尺寸的染料分子時(shí)，孔徑大、孔體積大、比表面積高的有序介孔碳吸附劑利于吸附。以上的結(jié)果為有序介孔碳吸附水體中有機(jī)污染物提供了可能。
　　 第三章:介紹了硫酸溶劑萃取脫除模板法來脫除由三元共組裝制備的介孔聚合物-氧化硅復(fù)合材料的三嵌段共聚物模板。萃取后，納米復(fù)合材料的孔道是開放的，得到的介孔聚合物-氧化硅復(fù)合材料具有有序的介觀結(jié)構(gòu)、高的比表面積(332-36

5、7 m2/g)、大的孔體積(0.66-0.78 cm3/g)、較大的孔徑(～10.9 nm)。此方法與焙燒除表面活性劑的方法相比，骨架收縮較小，所得的材料具有較大的孔徑。硫酸溶液萃取的方法在去除含有機(jī)官能團(tuán)功能化的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料的模板中有潛在的應(yīng)用空間。
　　 第四章:介紹了多元共組裝的方法，由MPTMS、TEOS、酚醛樹脂和三嵌段共聚物共組裝制備有機(jī)功能化的介孔雜化材料，其中巰基的含量和酚醛樹脂的量是可調(diào)節(jié)的。合成的巰基功

6、能化的有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料具有高度有序的介觀結(jié)構(gòu)、高的比表面積(198-466 m2/g)、大的孔體積(0.18-0.89 cm3/g)、均一的孔徑(4.0-7.8 nm)和高的巰基含量(1.55-3.79 mmol/g)。巰基功能化的有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料對(duì)水體中的銀離子和鉛離子具有高的吸附性能，材料本身非常穩(wěn)定，可以重復(fù)使用。巰基功能化的有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料可以通過雙氧水氧化巰基組分而獲得磺酸功能化的有機(jī)-無機(jī)納米雜化材料。磺酸