硅基气凝胶块体材料的常压可控合成及其对重金属铅离子吸附性能研究

摘要

二氧化硅气凝胶的独特且优越的性能使得科研工作者们进行了广泛且深入的研究，特别是在如何使用简便且有效的方法制备出块状的气凝胶方面，做了许多研究工作。本论文在前人的工作基础上，使用了常压干燥的方式，进行了些许改进和延伸工作，其主要研究内容如下三个方面所示;
　　（1）采用共硅源的方式，溶胶-凝胶法制备出含有氨基的湿凝胶，通过三种不同种类的二异氰酸酯对湿凝胶进行交联，选用常压条件下干燥的方式。在制备过程中，通过控制氨基的引入量，使得交联过后的硅基气凝胶仍然含有大量的氨基基团，而氨基将会对吸附废水中的Pb2+起到促进作用。在制备过程中无需复杂且冗长的溶剂交换和表面改性的过程，制备周期较短，通过对引入的化学基团的控制使得其作为吸附材料有着较好的吸附效果。
　　（2）异氰酸酯和氨基形成的聚合物和在溶胶-凝胶过程中添加的阴离子表面活性剂SDS起到了双模板的作用，选用常压的干燥方式制备出具有较为均匀孔径的块状二氧化硅气凝胶。添加一定浓度的阴离子表面活性剂（SDS）与氨基基团的静电吸引作用能够形成胶束，从而能够在溶胶-凝胶的过程中有效地占据孔洞位置，并通过使用六亚甲基二异氰酸酯在湿凝胶骨架外层形成一层均匀的聚合物模板来对骨架强度增强。通过高温煅烧，同时移除表面活性剂模板和聚合物模板，从而得到具有均匀孔洞结构的块状硅基气凝胶，通过实验室的模拟吸附实验证明其作为吸附材料对废水中的Pb2+有着较好的吸附效果。
　　（3）在常压的条件下，采用聚合物分解和用硅氧烷对传统的甲醛-苯酚有机气凝胶进行复合这俩种方法，在常压条件下制备出了块状的硅炭复合气凝胶，然后对这俩种不同的硅炭复合气凝胶做了较为详尽的表征和分析，其性能同单一的块状硅基气凝胶相比较而言有着较大的提高。同时，对俩种不同的方法制备的硅炭复合气凝胶进行模拟吸附含有Pb2+废水的实验表明，制备的硅炭复合气凝胶有着较好的吸附效果。

目录

第一章 绪论

1.1 二氧化硅气凝胶的研究背景

1.2 二氧化硅气凝胶的制备工艺

1.3增强型硅基气凝胶的制备

1.4铅离子水污染问题及其处理方式

1.5硅气凝胶在吸附领域的应用

1.6 研究目标和思路

第二章 异氰酸酯增强型硅基气凝胶块体材料的常压制备及其对水体中Pb2+的吸附研究

引言

2.1 实验设备和试剂

2.2 硅基气凝胶制备方法

2.3 实验结果与讨论

2.4硅基气凝胶对模拟废水中Pb2+的吸附实验

2.5本章小结

第三章 双模板法常压制备块状二氧化硅气凝胶及吸附铅离子性能研究

引言

3.1 实验试剂及仪器

3.2 样品的合成过程

3.3实验结果与讨论

3.4吸附实验

3.5本章小结

第四章 块状硅炭复合气凝胶的常压制备和铅离子的吸附性能研究

引言

4.1 实验所需设备和试剂

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4 吸附实验

4.5本章小结

第五章 结论及展望

5.1 结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要科研成果