介孔苯基膦酸钛材料的合成、表征和光催化性能研究

论文摘要

介孔膦酸盐材料是一类新兴的无机-有机杂化材料,它既具有介孔材料的典型特征,而且还具有配位聚合物晶体材料的结构可剪裁性,这就使得该类材料能够通过调变金属和膦酸的种类对其功能性进行控制。因此,介孔膦酸盐材料在催化、吸附以及生物医药等多诸多领域都具有广泛的潜在应用前景。本文以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）作为模板剂,以苯基膦酸（PPA）作为磷源,以四氯化钛（TiC14）作为钛源,通过一步共缩聚法的方法制备出介孔苯基膦酸钛材料。通过氮气吸脱附、扫描电镜和红外光谱对材料的结构、形貌和组成进行了表征。氮气吸脱附结果表明,这些介孔材料具有较高的比表面积和较大的孔容,而且材料孔径尺寸的大小能够通过调变表面活性剂的用量来加以调控,孔径尺寸最大可以达到18.1nm。扫描电镜照片显示这些介孔材料是由不规则球形粒子堆积而成的块状形貌。FT-IR谱图证实苯基基团已经被引入到介孔材料的骨架之中,并且苯基基团在材料的合成及模板剂的去除过程中能够保持其结构的完整性。本文将所合成的介孔苯基膦酸钛材料作为光催化剂,开展了它们对罗丹明B染料的光催化降解活性研究。研究结果表明,在紫外光条件下介孔苯基膦酸钛材料对罗丹明B具有一定的降解能力,2h内浓度为10-5mol/L的罗丹明B染料被降解掉大约一半。虽然介孔苯基膦酸钛没能达到文献报道的介孔二氧化钛的光催化效果,但是介孔苯基膦酸钛的初始光降解速率要比介孔二氧化钛的快很多。这可能是由于介孔苯基膦酸钛材料表面的光催化剂活性位点随着光催化反应的进行被光降解产物迅速覆盖所致。介孔苯基膦酸钛材料的成功合成及其作为光催化剂在光催化降解罗丹明B染料的初步应用,是针对具体应用对介孔膦酸盐材料进行设计的有益尝试,为介孔膦酸盐材料的定向设计、合成抛砖引玉。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 介孔材料的研究概况
• 1.1.1 介孔材料的介绍
• 1.1.2 介孔材料的分类
• 1.1.3 介孔材料的发展简介和合成背景
• 1.1.4 介孔材料的合成方法
• 1.1.5 介孔材料的合成机理
• 1.1.6 介孔材料的制备
• 1.1.7 介孔有机膦酸盐材料的发展历程
• 1.1.8 介孔材料的应用前景
• 1.1.9 介孔材料研究面临的问题
• 1.2 光催化研究概况
• 1.2.1 二氧化钛的光催化简介
• 1.2.2 光催化技术在环境污染治理中的应用
• 1.2.3 光催化降解罗丹明B的意义
• 1.2.4 光催化技术的国内外研究现状
• 1.3 论文的选题背景和意义
• 参考文献
• 第二章 介孔苯基膦酸锆的合成与表征
• 2.1 介孔苯基膦酸锆的合成背景
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂及仪器
• 2.2.2 介孔苯基膦酸锆的制备
• 2.2.3 样品的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 介孔苯基膦酸锆材料的氮气吸附-脱附等温图
• 2.3.2 介孔苯基膦酸锆材料的红外光谱
• 2.3.3 介孔苯基膦酸锆材料扫描电镜（SEM）
• 2.4 本章小结
• 第三章 介孔苯基膦酸钛的合成与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂及仪器
• 3.2.2 介孔苯基膦酸钛的制备
• 3.2.3 样品的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 介孔苯基膦酸钛材料的形成机制
• 3.3.2 介孔苯基膦酸钛材料的氮气吸附-脱附
• 3.3.3 介孔苯基膦酸钛材料的红外光谱
• 3.3.4 介孔苯基膦酸钛材料的扫描电镜（SEM）
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 介孔苯基膦酸钛材料的光催化性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂及仪器
• 4.2.2 光催化降解罗丹明B的实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 介孔苯基膦酸钛材料光降解罗丹明B
• 4.3.2 光催化实验对比分析
• 4.3.3 实验中需要注意的问题
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢