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异性薄水铝石的制备及其吸附性能的研究

作　者: 陈双桂
导　师: 蔡卫权
学　校: 武汉理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 异形薄水铝石水热法嵌段共聚物吸附
分类号: TQ424.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

异形氧化铝具有形貌新颖、比表面积和孔容大、稳定性和表面渗透性好等优良特点,因此,其在吸附、催化、轻质填料、陶瓷和绝缘材料等领域有着广阔的应用前景。本文采用无模板的化学诱导自转变法、软模板辅助水／溶剂热法等制备了异形拟薄水铝石和γ-Al2O3,并研究了其对水体污染物如刚果红、甲基蓝、苯酚的吸附性能。主要研究结果如下：1.以三氯化铝为铝源,柠檬酸钠和无水乙醇做形貌调节剂,在200℃C下水热24h制备了壳层由纳米棒有序组装而形成的薄水铝石空心微球,反应物的浓度及其摩尔比值、反应温度、水热时间等均为形成空心结构的影响因素。制备微球的比表面积为102.21 m2/g、孔容为0.37 cm3/g、平均孔径为14.5 nm。空心微球对污染物刚果红的吸附效果良好,吸附平衡时吸附量为106.4 mg/g。对甲基蓝和苯酚溶液的吸附过程中发生了物理吸附和化学吸附,整个过程均分成两个阶段：先吸附后脱附。2.用硫酸铝、三氯化铝、硝酸铝做铝源,尿素做沉淀剂,嵌段共聚物P123、F127做软模板剂辅助水热法制备了含“球中球”型纳米实心微球及二维纺锤状等异形拟薄水铝石。其中以硫酸铝为铝源添加P123时,制备的薄水铝石拥有149.82 m2/g的大比表面积和0.51 cm3/g的最大孔容。并研究了所有样品对污染物刚果红、甲基蓝、苯酚的吸附性能。室温下,以硝酸铝加F127为原料制备的拟薄水铝石的吸附性能最好。其在2 min、30 min、2 min时分别对刚果红、甲基蓝、苯酚的吸附达到完全。其吸附量分别为98 mg/g、98 mg/g、95 mg/g,以硫酸铝加P123制备的样品吸附性能次之。3.以三氯化铝、硫酸铝为铝源,乙醇为结构调剂剂,嵌段共聚物P123、F127为软模板剂辅助水热法制备片状薄水铝石。改变水热时间(1 d、2 d、3 d)和反应物的浓度可以控制拟薄水铝石的形貌、比表面积和孔结构,从而影响其对污染物的吸附性能。以三氯化铝为原料添加P123,当反应时间为3 d,乙醇-水溶液比为1：1时,产物的比表面积为56.61 m2/g,最大孔容为0.19 cm3/g,吸附性能达到最好。其在30 min、2 min、10 min时分别对刚果红、甲基蓝、苯酚达到吸附平衡,吸附量分别为97 mg/g、98 mg/g、94 mg/g。4.采用硫酸铝、三氯化铝、硝酸铝为铝源,氨水做沉降剂,嵌段共聚物P123、F127做软模板剂用水热法辅助溶胶-凝胶法制备棒状拟薄水铝石。以F127做软模板剂,硫酸铝为铝盐时制备的产品对污染物的吸附效果最好,因为其比表面积可达217.2 m2/g,孔容达0.577 cm3/g,其吸附时间在2 main、10 min、90 min即可分别对刚果红、甲基蓝、苯酚达到吸附平衡,对应吸附量为：98 mg/g、95mg/g、13 mg/g。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章引言  11-21
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 拟薄水铝石和异形拟薄水铝石概述  12-14
    1.2.1 拟薄水铝石概述  12-13
    1.2.2 拟薄水铝石和γ-Al_2O_3  13-14
    1.2.3 异形拟薄水铝石概述  14
  1.3 薄水铝石的制备发展过程概述  14-18
    1.3.1 醇铝水解法  15
    1.3.2 NaAlO_2-CO_2法  15-16
    1.3.3 H_2O_2沉淀铝酸钠溶液法  16
    1.3.4 无模板水热沉淀法  16-17
    1.3.5 其它方法  17-18
  1.4 异形材料的吸附性能研究概述  18-19
  1.5 本文研究内容  19-21
第2章溶剂热法制备薄水铝石空心微球及其吸附性能  21-36
  2.1 前言  21
  2.2 实验部分  21-23
    2.2.1 实验原料和仪器  21-22
    2.2.2 实验内容  22-23
      2.2.2.1 样品的制备  22
      2.2.2.2 吸附试验  22-23
    2.2.3 表征方法  23
  2.3 结果和讨论  23-35
    2.3.1 样品的结构性质  23-24
    2.3.2 样品的形貌  24-26
    2.3.3 样品的织构性质  26-27
    2.3.4 拟薄水铝石空心微球的形成机理  27-28
    2.3.5 空心微球的吸附性能研究  28-35
      2.3.5.1 刚果红的吸附试验  28-30
      2.3.5.2 刚果红的吸附动力学试验  30-33
      2.3.5.3 甲基蓝的吸附试验  33-34
      2.3.5.4 苯酚的吸附试验  34-35
  2.4 小结  35-36
第3章软模板辅助尿素沉淀水热法制备异形氧化铝及其吸附性能  36-48
  3.1 前言  36-37
  3.2 实验部分  37-38
    3.2.1 实验原料和仪器  37
    3.2.2 实验内容  37
      3.2.2.1 样品的制备  37
      3.2.2.2 吸附试验  37
    3.2.3 表征方法  37-38
  3.3 结果与讨论  38-46
    3.3.1 样品的结构性质  38
    3.3.2 样品的形貌  38-39
    3.3.3 样品的织构性质  39-40
    3.3.4 介孔氧化铝的吸附性能研究  40-46
      3.3.4.1 刚果红的吸附试验  41-43
      3.3.4.2 甲基蓝的吸附试验  43-45
      3.3.4.3 苯酚的吸附试验  45-46
  3.4 小结  46-48
第4章软模板辅助溶剂热法制备介孔氧化铝及其吸附性能  48-59
  4.1 前言  48
  4.2 实验部分  48-49
    4.2.1 实验原料和仪器  48
    4.2.2 实验内容  48-49
      4.2.2.1 样品制备  48-49
      4.2.2.2 吸附试验  49
    4.2.3 表征方法  49
  4.3 结果与讨论  49-57
    4.3.1 样品的结构性质  49-50
    4.3.2 样品的形貌  50-51
    4.3.3 样品的织构性质  51-52
    4.3.4 介孔氧化铝的吸附性能研究  52-57
      4.3.4.1 刚果红的吸附试验  52-54
      4.3.4.2 甲基蓝的吸附试验  54-56
      4.3.4.3 苯酚的吸附试验  56-57
  4.4 小结  57-59
第5章软模板辅助氨水沉淀水热法制备介孔氧化铝及其吸附性能  59-71
  5.1 前言  59
  5.2 实验部分  59-60
    5.2.1 实验原料和仪器  59
    5.2.2 实验内容  59-60
      5.2.2.1 制备样品  60
      5.2.2.2 吸附试验  60
    5.2.3 分析方法  60
  5.3 结果和讨论  60-70
    5.3.1 样品的结构性质  60-62
    5.3.2 样品的形貌  62-64
    5.3.3 样品的织构性质  64-65
    5.3.4 P123对介孔氧化铝吸附性能的影响  65-67
    5.3.5 F127对介孔氧化铝吸附性能的影响  67-70
  5.5 小结  70-71
第6章总结  71-73
  6.1 总结  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-78
攻读硕士学位期间研究成果  78

异性薄水铝石的制备及其吸附性能的研究

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