多孔氧化錳-氧化硅復合材料的仿生合成及應用.pdf

1、通過吸附或催化降解來去除水體中有機污染物是常用的方法。在眾多的吸附材料中，多孔氧化硅因具有大比表面積、高孔體積、廉價無毒、易回收再利用等特點而被廣泛應用于吸附去除有機染料。同時，在多氧化硅中引入過渡金屬等催化活性物種，可以進一步提高材料對有機污染物的去除效率、避免二次污染。因此，本論文以自然界中可循環(huán)再生的植物如山茶花花瓣和包菜菜葉為模板，通過仿生復制的方式來設計構筑多孔氧化硅、氧化錳和氧化硅/氧化錳復合材料，研究仿生法制備無機多孔材料

2、的機理，考察所得材料在去除水體中有機污染物的性能，并比較單組分氧化硅、氧化錳和雙組分復合材料的吸附/催化性能差異。
　　論文首先以山茶花花瓣為模板、通過對山茶花細胞結構的精細復制，成功獲得了具有二維結構的多孔氧化硅材料（HSx），考察了合成時硅源濃度對樣品的微觀形貌、片層厚度、孔道結構及其吸附有機染料亞甲基藍(MB)效果的影響。研究發(fā)現(xiàn)最佳硅源濃度為0.05mol·L-1時，所得HS005材料片層厚度為2.7nm，孔徑大小為4-9

3、nm，對MB的飽和吸附量為74mg·g-1。由于山茶花花期為3～5月，之后便以更加普遍的包菜菜葉為模板來合成材料。
　　隨后，以包菜菜葉為模板制備出具有片狀分級多孔結構的氧化硅材料（BSx）。同樣，合成時硅源濃度對樣品形貌和孔道結構有較大的影響，從而最終影響材料對染料的吸附效果。與以花瓣為模板時相同，以包菜菜葉為模板來構筑氧化硅時，最佳硅源濃度為0.05mol·L-1，所得材料對MB飽和吸附量為76mg·g-1。
　　在成功

4、制備出多孔氧化硅吸附材料之后，我們將仿生方法拓寬到具有催化活性的氧化錳材料，以包菜菜葉為模板合成了納米片層結構氧化錳材料(BMx)，并通過調(diào)節(jié)合成時錳源濃度控制產(chǎn)物形貌、微觀結構以及錳氧化物的組分，探究不同樣品催化降解MB的差異。錳源濃度為0.05mol·L-1時可以完好復制包菜細胞結構，所得BM005中錳氧化物晶粒大小為32nm左右，具有最佳催化降解MB效果。同時發(fā)現(xiàn)，在該類芬頓催化反應過程中，雙氧水的用量對材料的活性有著較大的影響。