Fe3O4担载及包覆的介孔碳的合成及吸附性能的研究

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随着工业化的快速发展,随之带来的水污染越来越严重,特别是水体中的难降解有机污染物、染料,不仅造成水环境的污染,而且更加危害百姓身体健康。在水处理中,吸附技术是最有效的一种方式,多孔炭作为吸附剂被广泛的使用。但在实际应用中,多孔碳面临着不易分离,难以回收的难题,同时孔径小等缺点,严重限制了其实际应用价值。鉴于以上多孔碳的缺点,本论文致力于具有高吸附性能的磁性介孔碳的合成和表征,同时研究了其对染料和有机物的吸附性。本论文分别采取了“一锅法”和纳米浇铸法,制备出担载磁性的介孔碳(Fe3O4/MC)和具有核壳结构的磁性介孔碳(Fe3O4@MC)。这样制备出来的复合物拥有很好的磁学性质,因而便于分离回收。论文主要包括两个部分:第一部分:介绍了一种新型担载磁性的介孔碳(Fe3O4/MC)的制备和表征,以及其对染料和有机物吸附性能的研究。以介孔碳为载体,六水三氯化铁为铁源,乙二醇为还原剂,醋酸钠为沉淀剂,通过原位合成的方法,在介孔碳载体的孔道内合成磁性纳米粒子,成功的制备出担载磁性的介孔碳。制得的磁性介孔碳复合微球具有大的孔径(4.3nm),高的比表面积(741.8m2/g)和大的孔容(1.20cm3/g),高的磁饱和度(7.15emu/g)。详细的研究了其对有机物和染料(苯酚、甲基橙和罗丹明B)的吸附性能,表现出极高的吸附性能,吸附过程属于单分子层吸附;同时担载磁性的介孔碳Fe3O4/MC拥有很高磁化饱和度,在外加磁场作用下,可以很好的实现磁性分离。第二部分:主要介绍通过硬模板法制备一种新型具有核壳结构的磁性介孔碳(Fe3O4@MC)并对其进行了详细的表征,探讨了其对有机物和染料的吸附性能。首次在酸性条件下,以P123为模板剂,TEOS为硅源,通过溶剂挥发自组装的方法制备具有核壳结构的磁性介孔硅材料Fe3O4@nSiO2@mSiO2,其磁饱和度达到2.24emu/g。然后以蔗糖为碳源,通过二次浸渍的方式,高温炭化,制得磁性碳硅复合物,接着除去二氧化硅,合成出具有核壳结构的介孔碳Fe3O4@MC。制得的磁性复合物具有大的孔径(3.4nm),高的比表面积(937.3m2/g)和大的孔容(1.4cm3/g)。研究了其对罗丹明B和甲基橙染料的吸附效果,吸附剂对罗丹明B表现出高的吸附选择性。同时Fe3O4@MC具有超顺磁性,能很好的在水溶液保持其分散性,且在外加磁场作用下,拥有很好的磁性分离效果。
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