多孔氮化硼的合成及其对罗丹明B和刚果红的吸附性能研究

摘要

多孔氮化硼是指具有不同尺度孔隙和高比表面积的III-V族非金属化合物。因它具有优异的光电学性能、吸附特性、渗透特性等，使得其在催化、储氢、分离等领域具有广阔应用前景。其中，多孔六方氮化硼在吸附领域体现出极大的优越性。
　　本论文采用高纯的硼酸和三聚氰胺分别作为硼源和氮源，使用高温热分解前驱体的方法制备多孔氮化硼材料。将热解温度为1000 oC和1550 oC得到的样品（分别简写为1-BN和2-BN），利用SEM、TEM、和BET对以上所得样品的形貌和孔特征进行表征分析，确定其为高比表面积的多孔氮化硼纤维材料。再结合XRD、FTIR测试结果，得出合成的样品为六方氮化硼，且其表面悬挂大量官能团。将以上两种氮化硼纤维做为吸附剂，比较它们对水中罗丹明B（RhB）和刚果红（CR）吸附过程中的主要影响因素，包括溶液浓度、溶液初始pH值、吸附时间和实验温度。进而，通过实验数据计算分析研究吸附模型：吸附等温线和动力学模型。论文结论包括两部分：
　　1.影响吸附值的因素：1-BN和2-BN对RhB和CR的最大吸附量随初始浓度的提高而增加。pH值对吸附效果的影响：pH<7时，1-BN对RhB的吸附量随溶液初始pH值的增加而减小；pH>7时，其吸附量几乎保持不变。在中性和酸性条件下，1-BN对CR的吸附量几乎保持不变；pH>7时，其吸附量随溶液初始pH值的增加而下降；1-BN对CR的最大吸附容量随着实验温度的升高而明显增大，由于1-BN对RhB溶液的吸附速率随温度升高而加快。
　　2.吸附模型：将测试数据对吸附等温线模型进行拟合，结果发现1-BN和2-BN对染料的吸附更符合Langmuir模型（其相关系数R2较大）。CR在1-BN和2-BN上的最大吸附量分别为82.57 mg/g和71.50 mg/g，RhB在1-BN和2-BN上的最大吸附量分别为216.2 mg/g和201.24 mg/g。据D-R模型计算结果推断，两种氮化硼纤维对CR和RhB的吸附均为化学吸附。通过对准一级、准二级动力学方程的拟合结果发现，实验中的吸附过程均符合准二级动力学方程。

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第一章 绪论

1.1多孔材料

1.1.1 多孔材料的概念

1.1.2 多孔材料的分类

1.1.3吸附作用

1.1.4吸附机理

1.2 BN吸附材料

1.2.1 BN材料

1.2.2 BN的制备方法

1.3 研究现状与目前存在的问题

1.4 本论文研究内容

1.4.1 研究目的及意义

1.4.2 主要研究内容

第二章 试剂仪器与表征

2.1实验药品与仪器

2.2主要表征方法

2.2.1紫外可见光双光束扫描分光光度计（UV-vis）

2.2.2 扫描电子显微镜（SEM）

2.2.3傅里叶变换型红外光谱仪(FTIR)

2.2.4 X射线衍射（XRD）

2.2.5氮气吸附脱附仪

2.2.6 透射电子显微镜（TEM）

2.2.7 热失重分析仪（TGA）

第三章 多孔氮化硼的合成及吸附实验

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂

3.2.2 吸附剂的制备

3.2.3 吸附实验

3.3 结果与讨论

3.3.1 C3N6H6 ·2H3BO3前驱体的表征

3.3.2多孔氮化硼纤维的表征

3.3.3影响吸附过程的主要因素

3.4 本章小结

第四章 吸附模型与机理研究

4.1吸附模型研究

4.2 结果和分析

4.2.1 吸附等温模型研究

4.2.2 吸附动力学模型拟合结果

4.3 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果

致谢