多孔無機(jī)納米材料的制備及增強(qiáng)吸附性能與選擇性.pdf

1、多孔無機(jī)納米材料在催化、吸附、分離、生物醫(yī)學(xué)及新材料制備等方面展示出誘人的前景。本文分別制備了表面活性劑改性的γ-Al2O3、不同組分的M2+/Al3+水滑石及有機(jī)插層改性的鎂鋁水滑石材料，并探討了它們對水中污染物（六價鉻離子、對氯苯酚，對硝基苯酚）的吸附性能。
　　首先，以硝酸鋁為鋁源、以尿素為沉淀劑，通過不同表面活性劑改性，運(yùn)用水熱法-焙燒工藝制備得到多孔γ-Al2O3材料。運(yùn)用X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、及N2

2、的吸附-脫附等溫技術(shù)表征了樣品的微觀形貌和結(jié)構(gòu)特性。結(jié)果表明，經(jīng)十二烷基硫酸鈉（SDS）改性的氧化鋁樣品具有分等級的納米多孔結(jié)構(gòu)，并具有較大的比表面積（164.27m2/g）；在不同類型表面活性劑修飾下，氧化鋁呈現(xiàn)出多種形貌結(jié)構(gòu)，如片狀堆積而成的花形、紡錘形及羽毛形狀的微粒等。以對氯苯酚為目標(biāo)污染物，我們通過靜態(tài)吸附實驗考察了所制γ-Al2O3材料的吸附性能。結(jié)果表明，準(zhǔn)二級動力學(xué)方程和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型能夠很好地描述其吸附動力學(xué)過程；吸附

3、等溫線符合約瓦諾維奇模型（Jovanovic model），最大吸附量達(dá)到163.1mg/g。
　　其次，以尿素為沉淀劑，運(yùn)用水熱法制備得到了鎂鋁（MgAl）、鎳鋁（NiAl）和鋅鋁（ZnAl）三種水滑石材料，其中M2+/Al3+的摩爾比均為3。通過XRD、SEM及N2吸附-脫附等溫技術(shù)表征了樣品，發(fā)現(xiàn)這三種水滑石材料具有不同晶粒尺寸和形貌結(jié)構(gòu)特征，但均是由晶化良好的納米片自組裝而成。以六價鉻（Cr(VI)）作為目標(biāo)污染物，通過一

4、系列靜態(tài)吸附實驗研究表明，吸附等溫過程符合Freundlich模型；鋅鋁水滑石具有最大的吸附量（68.07mg/g），并且具有最好的再生性能。此外，共存陰離子對其吸附性能具有顯著的影響，其中CO32-，HCO3-對吸附過程影響較大，主要原因是這兩種離子對層板具有較大的結(jié)合能及較強(qiáng)的親和力。
　　最后，以苯磺酸鈉（SBS）、十二烷基磺酸鈉（SDSO）及十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）為插層改性劑，六亞甲基四胺（HMT）為均勻沉淀劑，運(yùn)用

5、水熱法成功制備得到十二烷基磺酸根（DSO）與十二烷基苯磺酸根（DBS）陰離子插層的水滑石。兩種陰離子插層后的鎂鋁水滑石的層間距由原來的0.755nm分別增加到了2.380nm（DSO）和3.040nm（DBS），由此可推知，兩種陰離子在鎂鋁水滑石層板間是以單層反向平行的方式垂直于層板排列。研究發(fā)現(xiàn)這種磺酸根離子對鎂鋁水滑石具有與碳酸根相當(dāng)?shù)挠H和力，可能是由于其較長疏水性離子鏈具有一定的保護(hù)作用。以對硝基苯酚和對氯苯酚為目標(biāo)污染物，我們進(jìn)