高效选择性吸附材料基于改性ldhs.ppt

基于水滑石的高效选择性吸附材料 小结1： 金属-乙醇酸盐三维花团状形貌的两种形成机理比较： 高浓度SAS溶液中 多级自组装纳米结构无机杂化材料: 介观形貌和尺寸可控，高比表面积，大孔隙率，良好的扩散传质速率以及丰富的表面功能基团。 制备基于水滑石的具有特殊形貌的高效选择性吸附材料。 高效性：控制水滑石介观形貌，制备均匀球形多级自组装花状形貌LDHs，使其具有高比表面，高孔性结构，且具有丰富的表面吸附基团。 选择吸附性：通过吸附剂与吸附质作用力或作用常数的不同，达到选择性吸附某些特殊吸附质的目的。 XRD SEM、TEM 、AFM FT-IR、H-NMR TG、DTA N2吸-脱附 因制备所得的杂化材料具有大量丰富的插层磺酸基和氨基，且有望制得比表面积较大的多孔性结构材料，因此其高效选择性吸附性能能够得以实现。其在处理污水中重金属离子以及有机污染物方面具有广阔的应用前景。 谢谢大家！ 采用尿素法，利用一定浓度范围内阴离子表面活性剂在水溶液中形成的特殊囊泡结构以及插层阴离子对金属离子的吸附作用，对先沉淀的Al粒子生成的无定型氢氧化铝前体粒子的堆积形貌进行控制，最终生成层板弯曲皱褶，球形团聚状的LDHs. 层板卷曲，球形花簇状团聚 Ni/Al-DS-LDH 层板卷曲，球形花簇状团聚 Ni/Al-AS-LDH 层板卷曲，球形花簇状团聚 Co/Al-DS-LDH 层板卷曲，近似球形团聚 Co/Al-AS-LDH 层板弯曲，近似球形堆积 Mg/Al-AOT-LDH 层板海绵状，近似球形团聚 Mg/Al-DS-LDH 层板卷曲，球形花簇状团聚 Mg/Al-AS-LDH LDHs形貌 尿素法 低浓度SAS溶液中 LDH层板形变生长的示意图 优点：通过阴离子表面活性剂插层及其在水溶液中形成的囊泡状特殊结构，控制生成了表面活性剂分子插层的粒径均匀的球形花簇状LDHs。 阴离子表面活性剂模板法 二 课题思路及研究内容 课题思路及研究目标 研究内容及技术方案 拟解决关键问题及可行性分析 课题思路及研究目标 课题思路及意义 [M2+1-xM3+x(OH)2]x+(An–)x/n?mH2O 六方片状单晶 沙漠玫瑰状团聚体粒子 O`Hare反相微乳法 弯曲带状水滑石产物 SAS表面活性剂模板法 一次粒子层板弯曲、球形团聚态产物 前人工作： 课题目标 研究内容及技术方案 研究内容 本课题拟采用改性表面活性剂分子自组装体系作为模板，通过模板与LDHs间的相互作用控制其晶体生长，控制水滑石粒子尺寸与微观/介观形貌，制备具有球形多级结构自组装体系且形貌均一的LDHs杂化材料，并应用于水溶液中重金属阳离子的高效选择性吸附研究。 水滑石的合成与形貌控制 1.1 合成LDHs种类的选择: Mg/Al-LDH、Zn/Al-LDH 水滑石作为吸附材料，须环境友好且成本较低，选择以上两种水滑石，对其进行形貌控制制备。 1.2 LDHs合成方法的选择：尿素法 本实验室以多种表面活性剂为模板，分别通过共沉淀法和尿素法制备了不同金属配比的各类水滑石。比较后发现：共沉淀法制备水滑石过程中，LDH晶核迅速形成，且生长过快，削弱了表面活性剂阴离子对水滑石层板的静电吸引和诱导层板生长的协同作用，最终所得晶粒尺寸不均，且部分粒子层板平直。尿素法中，体系PH值随着尿素的缓慢分解而逐步升高，反应在低过饱和度条件下进行，水滑石晶核形成数量少，生长缓慢，最终产物粒子尺寸较大，结晶度也较好，得到了特殊球形团聚态可控形貌的LDH聚集体。因此，选择尿素合成法。 研究内容 1.4 LDHs形貌控制过程影响因素探究及最优化 通过超声辅助，调变晶化时间、晶化温度、模板剂用量等，研究LDHs晶体生长及形貌变化规律，并确定最优操作条件以制备形貌良好的LDHs产物，以备后续吸附应用。 1.5 LDHs形貌和晶体结构表征 以常规XRD技术表征LDHs产物的晶相结构，确认其层间距、晶胞参数和晶粒尺寸等结构参数；以ICP元素分析、FT-IR等技术表征LDHs的主客体相互作用及化学组成；以TEM和SEM技术表征LDHs产物的晶体微观结构、介观形貌、晶粒尺寸；以N2吸附-脱附实验测定LDHs产物的比表面积。 1.3 LDHs可控制备模板剂的选择：氨基改性烷基磺酸盐 考虑到形貌可控制备和后续吸附应用，本课题采用氨基改性烷基磺酸盐作为模板，利用其在水溶液中的自组装胶团性质及其对LDHs层板吸附作用，控制水滑石形貌，同时通过大量该活性剂的插层作用，引入具有选择性吸附功能的氨基基团。 研究内容 2. 水滑石高效选择性吸附性能应用研究 2.