堿土金屬硼酸鹽多級(jí)結(jié)構(gòu)水熱-離子熱合成、性能及應(yīng)用.pdf

1、三維(3D)多級(jí)結(jié)構(gòu)納米材料由于其獨(dú)特的尺寸效應(yīng)及形貌特征使得其在眾多領(lǐng)域越來越備受關(guān)注，我國非金屬硼礦以及堿土金屬礦藏豐富，但是其開發(fā)利用仍停留在初級(jí)階段，如何高效利用硼和堿土金屬資源是亟待解決的課題。堿土金屬硼酸鹽納米材料在軍事、醫(yī)學(xué)、玻璃等眾多工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用價(jià)值，具有特定形貌的功能堿土金屬硼酸鹽的研究與開發(fā)受到越來越多的關(guān)注。本課題以三維堿土金屬硼酸鹽納米材料的開發(fā)及應(yīng)用為主線，通過水熱、離子熱等手段合成特定形貌的功能硼酸鹽

2、納米材料，探究了其在模擬廢水處理、有機(jī)催化等領(lǐng)域內(nèi)的潛在應(yīng)用，以期為實(shí)現(xiàn)硼及堿土金屬資源的綜合高效利用提供新的借鑒。
　　運(yùn)用綠色溶劑離子液體為溶劑，離子熱合成制得多級(jí)多孔MgBO2(OH)納米超結(jié)構(gòu)，經(jīng)中溫焙燒得到形貌保持完好的多級(jí)多孔Mg2B2O5納米超結(jié)構(gòu)，通過工藝參數(shù)調(diào)變，提出了利用MgBO2(OH)表面親水性及離子液體限域效應(yīng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)超結(jié)構(gòu)自組裝的生長機(jī)制，兩種超結(jié)構(gòu)材料比表面積分別為57.22、24.20 m2 g-1

3、，將兩種多級(jí)多孔結(jié)構(gòu)運(yùn)用于含剛果紅(CR)廢水的處理，均表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能及循環(huán)再生性，吸附等溫線均符合Langmuir吸附等溫模型，擬合得到其對CR的最大吸附量分別為228.3、139.3 mg g-1；利用水熱-熱轉(zhuǎn)化法制得多級(jí)多孔Ca(BO2)2微球，將其作為吸附劑吸附重金屬離子Pb2+、Cd2+，運(yùn)用Langmuir吸附等溫模型擬合得到其對Pb2+、Cd2+的最大吸附量分別為114.2、110.6 mg g-1，此外還將其作為

4、催化劑載體，負(fù)載貴金屬鈀(Pd)納米顆粒制得了Pd/Ca(BO2)2催化劑，其在苯甲醇選擇性氧化為苯甲醛的反應(yīng)中展示出較高的催化活性，苯甲醇轉(zhuǎn)化率及對苯甲醛的選擇性分別高達(dá)94.3、96.0％，同時(shí)表現(xiàn)出良好的循環(huán)再生性能；開發(fā)了一種水浴輔助-水熱法，制得高長徑比一維CaB2O5?H2O納米線，長徑比高達(dá)500以上；以水熱法制得硼酸鍶(SrB2O4?H2O)中空微球，中溫焙燒后得到SrB2O4鏤空微球，而將其作為重金屬離子Pb2+、Co

5、2+吸附劑時(shí)，SrB2O4?H2O中空微球?qū)b2+、Co2+吸附量高達(dá)244.5、558.2 mg g-1，而SrB2O4鏤空微球?qū)b2+、Co2+吸附量分別增大至456.2、619.1 mg g-1，相比其他材料具有非常優(yōu)越的重金屬離子去除性能。
　　本文所制得的3D堿土金屬(鎂、鈣、鍶)硼酸鹽納米材料在模擬廢水處理及有機(jī)負(fù)載催化中相對傳統(tǒng)吸附劑、催化劑載體表現(xiàn)出一定優(yōu)勢，課題拓展了硼酸鹽納米材料的應(yīng)用領(lǐng)域，而其合成方法亦相