磁性MCM-48复合材料的制备及其对水相中铀酰离子的吸附

摘要

介孔二氧化硅材料因具有大的比表面积、孔径可调及表面易于功能化等优点，是吸附、药物输送等领域的理想载体;同时，磁性纳米颗粒因其毒副作用小和特殊的磁学性质等优势，在药物靶向和磁性分离等领域具有潜在的应用价值，但单纯的磁性纳米颗粒易团聚，因此将磁性纳米颗粒与介孔二氧化硅材料相结合，能够实现功能互补，既具有磁性特征，又具有大的比表面积等介孔材料的性质。本文的主要研究内容如下:
　　首先通过共沉淀法合成铁酸钴磁性纳米颗粒，然后利用溶胶-凝胶法在其表面包裹一层有序介孔二氧化硅，形成以铁酸钴为磁性纳米核心的磁性有序介孔复合材料CoFe2O4@MCM-48。表征结果表明，所得CoFe2O4@MCM-48复合材料的微观结构为尺寸均匀的球形形貌，比表面积为1100～1300m2/g，孔容为0.85～1.20cm3/g，孔径为2.30～2.90nm，粒径分布范围在200～400nm之间。将CoFe2O4@MCM-48应用于铀酰离子的吸附分离，结果表明，初始pH值对铀酰离子的吸附影响最大，最大吸附效率为91.16％，吸附容量为217.97mg/g。
　　在CoFe2O4@MCM-48复合材料成功制备的基础上，通过1M NaOH和HCl调节水热体系中原液的pH值，制得具有空腔结构的、以铁酸钴磁性纳米颗粒为核心的磁性有序介孔复合材料(CoFe2O4@C-MCM-48)。测试结果表明，CoFe2O4@C-MCM-48复合材料的微观结构为尺寸均匀的球形形貌，二氧化硅球内部具有空腔结构，其比表面积为800～1200m2/g，孔容为0.75～1.40cm3/g，孔径为2.50～6.20nm，粒径分布范围在160～360nm之间。将CoFe2O4@C-MCM-48复合材料应用于含放射性核素等的重金属废水的吸附分离，最大吸附效率为96.42％，吸附容量为230.45mg/g。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 介孔材料

1．1．1 介孔材料合成机理

1．2 介孔材料的应用

1．2．1 应用于吸附分离领域

1．2．2 应用于催化领域

1．2．3 应用于纳米材料的制备

1．2．4 应用于生物领域

1．3 磁性有序介孔复合材料

1．3．1 磁性纳米材料

1．3．2 磁性有序介孔复合材料的合成

1．3．3 磁性有序介孔复合材料的应用

1．4 介孔材料对铀酰离子的吸附

1．5 论文选题意义、内容

2 磁性有序介孔复合材料的制备及应用

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂及药品和仪器设备

2．2．2 材料制各

2．2．3 吸附实验

2．2．4 样品表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 CoFe2O4@MCM-48复合材料表征

2．3．2 表面活性剂与硅源的比值对结果的影响

2．3．3 铁酸钴用量对结果的影响

2．3．4 CoFe2O4@MCM-48复合材料的合成机理

2．3．5 吸附实验

2．4 小结

3 具有空腔结构的磁性有序介孔复合材料的制备及应用

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂及药品和仪器设备

3．2．2 材料制备

3．2．3 吸附实验

3．2．4 样品表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 二氧化硅球边缘不连续的复合材料

3．3．2 二氧化硅球边缘连续的复合材料

3．3．3 铁酸钴纳米颗粒的影响

3．3．4 pH值对微观结构的影响

3．3．5 CoFe2O4@C-MCM-48复合材料的机理探讨

3．3．6 吸附实验

3．4 小结

4 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期问参加的科学研究情况

攻读硕士学位期间论文及专利发表情况