陇东学院学年论文

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1、化学化工学院学生学年论文题 目专业应用化学班 级姓名杨运乾学号2013261124指导教师胡怀生2016年6月28日纳米TiO环保涂料现状2杨运乾胡怀生（陇东学院，化学化工学院，甘肃庆阳745000）摘 要：概述了纳米TiO2的制备方法，比较了各种制各方法的优缺点，介绍了纳米Ti o2因其良好的抗菌杀菌作用、空气净化作用、抗老化作用，广泛应用于涂料领域的研究进 展。关键词：纳米TiO2制备 环保涂料 研究进展THE SYTHESIS AND ADSORPTION OF POROUSCARBON MATERIALSYang Yongqian Hu Huaisheng（College of Che

2、mistry and Chemical Engineering, Longdong University, Qingyang745000, Peoples Republic of Ch 讪aAbstract: With various porous structures, porous carbon materials again a lot of attentions as a kind of newly multi-functional materials. They have excellent properties of high temperature resistance, aci

3、d and alkali resistance, conductive, and heat transfer. In addition, with the various porous structures, large surface area, and high pore volume, they can be used widely in refine of gas and liquid, separation, water treatment, and air purification. In this paper, we will review the synthesis and t

4、he adsorption property of the porous carbon materials.Key Words: Porous carbon materials, Synthesis, Adsorption0引言近些年，纳米材料因其优异的性能和广泛的用途越来越受到人们的关注。纳 米TiO2由于具有良好的抗紫外线能力、白度好、透光性好、化学活性高、分 散性好等特点，在陶瓷材料、催化剂载体、高级涂料等许多领域中得到广泛应用， 但纳米TiO2的制备、应用开发仍是材料学领域关注的课题。1纳米Ti02的制备方法1.1水热法水热法是制备纳米氧化物的重要方法，是在密闭高压反应环境中，以水或

5、水有机溶剂混合体系为反应介质，在一定温度及压力下，使前驱物质溶解，进 行重结晶。水热法通常是在高压反应釜内进行。在这个密闭体系中，其压力主要 依赖于体系的组成和温度。在水热条件下制得的粉体具有分散且结晶良好、晶粒 粒径小且分布均匀、不需高温锻烧等特点，能够实现粉体粒径、晶型等特性的可 控性，但对设备要求比较高，操作复杂，能耗大，因而成本比较高。董祥等报道 了利用水热法在钛箔表面制备了三维网状结构的TiO2纳米线薄膜，并对样品 进行了表征，拓展了 TiO2纳米薄膜的应用领域；朱琳等嘲报导了以硫酸钛和 尿素为原料制备介孔二氧化钛，并对其进行表征。结果表明，在水热合成温度为 18 0下，水热合成2h

6、制备出的二氧化钛在下煅烧23h后，得 到的样品颗粒表面均匀，形状规则，孔径规整；沈晶晶等报道了以二钛酸钾经离 子交换得到的无定形水合二钛酸为原料，与葡萄糖溶液在2 2 0 C下进行水热反 应，再在空气中5 2 0 C煅烧，制 备出介孔TiO 2，并对其进行了表征，结 果表明其具有微米级棒状或针状形貌，并提高了其热稳定性，实验评价了其光催 化性能，发现其活性与商用TiO2催化剂P25相当，且其较大的粒径更易回 收再利用。1.2溶胶一凝胶法溶胶一凝胶法是目前研究得最多的制备方法，也是制备纳米TiO2最常用 的方法。以钛醇盐或钛的无机盐为原料，经水解和缩聚得溶胶，再进一步缩聚得 凝胶，凝胶经干燥、煅

7、烧得纳米Ti0 2粒子。这种方法制得的粉体纯度高、颗 粒细、分散好，但同时存在不稳定、易发生团聚的缺点，并且在后处理过程中需 要高温烧结，不能在不耐高温的基底材料上制备。王旭同报道了采用溶胶一凝胶 法制备TiO2。，并对其进行了表征，结果表明，制得的TiO 2具有锐钛型晶 体结构并具有较高的光催化活性；向芸等同报导了采用溶胶一凝胶与冷冻干燥法 制备纳米TiO2粉体，并对其进行表征，结果发现得到分散性好、粒径小和光 催化性能好的粉体；吴宁等用报道了结合溶胶一凝胶法和静电纺丝工艺，制备了 聚醋酸乙烯酯/TiO 2：杂化纳米纤维，经3 0 0 7 0 0 C的焙烧后得到T iO2纳米纤 维，并对其成

8、分、晶型、形貌进行了表征，对其紫外透射率进行 了测试。1.3液相水解法液相水解法是以TiCl或TiOSO为原料，配制成一定浓度后，加入碱 溶液进行中和水解，形成的TiO水合物经解聚、洗涤、干燥和煅烧处理后得到 不同晶型的纳米Ti02。产品。这种方法原料范围广，产品的成本较低，不过 工艺路线长，自动化程度较低，可控难度较大。张天宇蜘报道了以TiCl和正 辛醇为原料，通过 液相水解法制备出粒径较小、分散性较好的纳米TiO：第 8期郧海丽常永芳：纳米Ti02的制备及其在环保涂料方面的研究进展 粉 体，并对其特性的影响因素(煅烧温度、煅烧时间、TiCl浓度、水解温度) 进行探讨；张娜9报导了采用TiC

9、l水解法生成TiO2处理织物，结果 表明，处理后的织物的导热系数都有显著提高；刘忠士报道了将微波加热法引入 TiO2的水解反应中，比较了传统加热和微波加热对水解产生Ti0 2粒子的 粒度形貌和晶型的影响，实验显示，微波加热制得的TiO2粒子分散性更好， 粒径更小，金红石晶型含量更高。Ryoo首次用MCM-48为模板合成了介孔碳材 料(CMK-1)。由于MCM-48具有两套不相连通的孔道组成，这些孔道将变成碳材 料的固体部分，而MCM-48中氧化硅部分则会变成碳材料的孔道。因此CMK-1 并不是MCM-48真正的复制品，而是其反转品。在脱除MCM-48的氧化硅过程 中，其结晶学对称性下降，后续的

10、研究表明与所用的碳前驱物有关，其中一 个具有对称性。14沉淀法沉淀法一般以TiCl或Ti (S04)等无机钛盐为原料，将碱性物质加 入到钛盐溶液中，生成不溶性的Ti( 0H)沉淀，将沉淀过滤、洗涤、干燥、 煅烧得到纳米Ti02。该方法制备纳米TiO2操作简单、重现性好、粒径可控、性能稳定。 张汝冰II叮报道了采用均匀沉淀法以偏钛酸为原料制备纳米TiO 2,所制得的 纳米微晶平均粒径为8. 513 111，并能在7 0 0 C保持锐钛矿型晶体结构，并具有较好的催化活性；李牧?幻介绍了以硫酸法制备TiO中间产物为 原料，尿素为沉淀剂，用均匀沉淀法及煅烧工艺，制备纳米金红石型TiO2粒 子，该设备工

11、艺成 本低、操作简单、产品质量好，易于实现工业化；刘平安等 报道了采用微波加热均匀沉淀法，以钛液为原料，尿素为沉淀剂制备锐钛型 的纳米TiO2。，并对其晶体结构和形貌进行表征，分析微波功率、微波辐射的 连续性以及尿素配比对TiO2粒子的影响，实验表明，微波功率越大、连续性越高、尿素配比越大，收率越 高，但TiO 粒径变化 不明显。使用SBA 一 15合成六方的介孔碳（CMK 3），由于二维孔道的SBA 一 15孔壁 上有微孔，因也可以用作复制稳定结构介孔碳的硬模板。CMK一3是碳前驱物 完全充满SBA 一 15的孔道而形成的具有二维六角排列的碳纳米棒阵列。如果模 板是二维孔道的McM 一 41

12、,由于其直孔道相互没有连通，则在除去模板的过程 中，介孔碳的结构会发生坍塌，因此得到的碳材料为无序的碳棒（柱）的堆积。1.5名故荨L液法微乳液法是近几年发展起来较为流行的制备纳米Ti02的方法，它是以不 溶于水的非极性物质为分散介质，以不同于反应物的水溶液为分散相，以适当的 表面活性剂为乳化剂，形成微乳液，由于微乳液能对纳米材料的粒径和稳定性进 行精确控制，限制了纳米粒子的成核、生长、聚结、团聚等过程。用微乳液法制 备纳米微粒具有操作简单、易于控制、粒径较小且均匀、粒子分散性好、光催化 性能好等特点，但这种方法消耗的试剂多，成本较高。牛新书等以TiCl为原 料，在cTAB/正丁醇/ 环己烷/水

13、组成的微乳体系中合成了纳米Tio 2,制得的TiO2微粒具有良好的光催化氧化性能；益帼报导了以TiCl为 原料，在OPIO/正戊醇/环己烷/水（溶液）组成的反相微乳液体系中制 备纳米TiO2,并对其进行表征，结果表明，当体系含水量较高时，产物粒度 较小且分布均匀，适当陈化可使产物粒度变小，分布变窄：范金山报道了以Ti Cl为原料，在以阴离子表面活性剂一十六烷基三甲基溴化胺为主的微乳体系中 合成了纳米TiO2,并对其光催化降解率进行实验，结果显示，在lh内对罗 丹明B的光催化降解率可达9 8 9 6以上。2纳米Ti02在环保涂料中的应用2.1抗菌杀菌作用纳米Ti02。的杀菌作用是利用光催化作用产

14、生的空穴和形成于表面的活 性氧类与细菌细胞或细胞内的组成成分进行生化反应从而导致细菌死亡，与常用 杀菌剂相比，杀菌效果迅速，能彻底杀灭细菌。用纳米的光催化性能不仅能杀死 环境中的细菌，而且能同时降解细菌释放出的有毒复合物。才红7报道了 采用物理掺合黼0备li oJZnO/苯丙乳液复合内墙涂料，并对其性能进 行了研究，结果表明，改性后的有机一无机复合内墙涂料对混合菌的抑菌效果最 为显著，而且自清洁性能和负离子释放能 力也较好；徐瑞芬18报导了将 实验自制的抗茵纳米Ti02添加于苯一丙乳液制成抗菌涂料，杀菌测试结果表 明，该抗菌涂料对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草 芽抱的杀菌率均达到9 9 9 6

15、以上。2.2空气净化作用纳米TiO 作为空气净化材料可有效地降解室内居室装饰产生的氨气、甲 醛、苯类化合物等有害气体，它通过光催化作用将吸附于表面的这些物质分解氧 化，从而使空气中这类有害物质的浓度降低，净化室内空气，减轻或消除因这些 有害气体引起的不适。 徐瑞芬19报道研究了纳米Ti02光催化剂复合 涂料降解氨气、甲醛和苯类化合物及抗菌防霉的性能，结果表明，该涂料对甲醛、 氨气和苯类化合物的降解效率均可达到9 0%以上，对多种有害细菌具有杀菌彻 底性和长效性；改性多功能建筑涂料，并对其性能进行测试，结果表明该涂料对 低浓度气态污染物氨和甲醛具有较高的降解率，且降解为无害的小分子物质； 刘永屏

16、报道了利用纳米TiO：改性内墙生态涂料，不仅提高了涂料原有的性能， 并且具有优异的净化空气、杀菌抑菌等功能，也能对居室装饰带来的有害气体污 染起到改善作用。2.3抗老化作用抗老化性能是涂料的一项重要性能。材料的老化是多方面的，包括紫外线老 化、热老化、臭氧老化和化学老化等。其中紫外线是最重要的因素，长期的紫外 帆钛线照射会使涂料老化、变质、失去防腐能力，而纳米水解法处理对织物导热 性能影响的线具有较好的屏蔽佩因而能提高涂料的抗老化性能。阳露波测试了紫 外线吸收剂和经过无机、有机均匀沉淀法制备纳米TiO。及其在环保方处理后 的金红石纳米TiO2对涂料综合性能的影响，结果表明，在涂料中添加适量的

17、金红石纳米TiO2可以提高其抗老化力学性能指标。并对其包敷处理后的外墙 乳胶漆性能进行测试，结果表明，用该纳微乳液法制各纳米二氧化钛及其纳米T iO2改性后的外墙乳胶漆的耐擦洗性和抗老化性催化活性对金红石纳米Ti 0 2用于防腐涂料。纳米粉体及其光催化性能研究III。人制备的纳米复合涂料， 能有效阻止基体树脂的氧化，延长涂料使用寿命，提高涂料防腐性能。2.4介孔氧化硅模板合成有序介孔碳材料自从1992年美孚公司的科学家采用有机表面活性剂为模板合成M41S介孔 SiO2以来，各种有机表面活性剂，包括中性胺表面活性剂、聚氧化乙烯表面活性 剂（PE0）嵌段共聚物表面活性等均被采用作为模板，合成高比表

18、面积、孔径均一 的介孔Si02。其中部分具有三维交叉孔道结构的介孔SiO2材料，如MCM-48、S B A-1、S B A-15等可成功地用于合成介孔碳分子筛。选用不同结构的介孔SiO2 为模板，可以合成得到不同结构的介孔碳材料。2.5正戊皖发泡法制备多孔碳泡沫材料碳泡沫是一种以碳原子为骨架，碳原子之间相互连接形成多孔网络结构的轻 质固体炭材料。这种新型的功能材料具有高开孔率、高比表面积、耐高温、耐腐 蚀、低密度、优良的吸附性、较低的热膨胀系数以及良好的抗压性等一系列独特 的结构和优异的物理性质，尤显突出的它具有极其优异的导热性能（比热传导率 可达铜的数倍）。因此，碳泡沫在微电子领域如电池电极

19、、超级电容器，热导与 热控材料领域，微波吸收材料方面均有着广泛的应用前景。选择以间苯二酚和甲醛为原料，碳酸铀为催化剂合成的具有一定粘度的酚醛 树脂为前驱体，正戊烷为发泡剂，吐温80为匀泡剂，采用常压物理发泡技术制 得了碳泡沫。研究结果表明，所得碳泡沫是一种具有多孔网络结构的轻质固体炭 材料，依据制备条件的不同，其密度在0.08-0.20gcm-3之间。当控制前驱体酚醛 树脂的粘度约为300mPas,发泡剂的用量为V （正戊烷）:V（酚醛树脂）=0.25,以及 匀泡剂的用量为V（吐温80）:V（酚醛树脂）=0.10时，可以制备出孔洞互相连通、 韧带和接点（韧带连接处）完好的具有良好结构的碳泡沫。

20、2.6硅藻土为模板糠醇为碳源制备多孔炭模板法是一种通过对模板的“复制”，制备出具有和模板结构相似材料的方 法。在多孔孔炭的制备中，模板法得到了广泛的应用。为了得到结构或性能 新颖的多孔炭，研究人员往往采用具有规则孔结构的硅质多孔材料（如MCM-41） 为模板。但是，多孔硅质材料的制备是材料研究的成果较新，工艺复杂，价格 昂贵，以此为模板制备的炭材料价格更高。使用天然的多孔矿物为模板，来制备 多孔炭材料，降低了材料成本，可使材料具有一定的商业价值9。硅藻土是一种 具有孔隙率大、堆密度小、多开孔、孔径较大等特点的多孔矿，硅藻土的孔径分 布比较窄，一般为50-800nmii，是一种可以选择的模板材料

21、。以天然硅藻土为模板，糠醇为碳源，通过模板法能制备了多孔炭材料。N2 吸附研究表明，此多孔炭的比表面积为542m2/g，中孔率可达54.7%，是一种既 有微孔，同时也富含中大孔的多孔材料。将5g硅藻土放入锥形瓶中，加入20mL 糠醇（化学纯），震荡4h。震荡后将样品过滤，把固体部分放入蒸发皿，在100C 下加热2h,然后把温度提高到150C保温2h,使糠醇聚合和固化。之后将样品放 入管式气氛炉中，在氮气保护气氛下，以5C/min的速度将温度升高到800C， 保温4h,进行炭化，得到炭/模板的混合物。将炭/模板混合物放入聚四氟乙烯容 器，用氢氟酸、盐酸反复清洗，去除混合物中的模板，最后用去离子水

22、清洗、过 滤，在空气中150C下干燥，就得到所制备的炭。3新型多孔碳材料碳化物骨架碳3.1碳化物骨架碳碳化物骨架碳是近年来开发的一种具有纳米结构的新型多孔碳骨架材料。该 材料以多种碳化物为前驱体，在150-1 650C用卤素、超临界水蒸气或刻蚀剂于低 压或真空下将碳化物中的非碳原子移出，在原子水平调控碳化物骨架碳结构。该 材料具有成本低、比表面积大、孔径分布窄且精确可调等特点。碳化物骨架碳作 为制备四氯化硅的副产物，其制备原理如下。SiC + 2C12= SiCl4 + C在1 000C或 更高的温度下，干燥的氯气与碳化硅在高温电阻炉中反应，产生的四氯化硅气体 从出口进入冷凝器中，剩余的碳转化

23、为石墨。化物骨架碳作为制备金属氯化物的 副产物，研究者认为其只是在反应器中燃烧,转化成一氧化碳或二氧化碳以提高 金属氯化物的产率，并没有考虑其应用。Mohun121认为碳化物骨架碳是“第四种 无定形碳”，其余三种分别为“硬碳、软碳、炭黑”。为了便于与有机物碳相区分， 碳化物骨架碳又被称为“矿物碳”。目前的碳化物骨架碳是以碳化物为前驱体， 在1150-1650C用卤素、超临界水蒸气或其他的刻蚀剂于低压或真空下将碳化物 中的非碳原子移出，在原子水平上调控碳化物骨架碳结构。该材料具有成本低、 比表面积大、孔径分布窄且精确可调等优点。除此之外碳化物骨架碳中含有多种 形态的碳结构，例如：无定形碳、石墨、

24、多壁碳纳米管、类富勒烯碳、洋葱碳和 类金刚石碳等。3.2碳化物骨架碳的制备以不同的碳化物为前驱体，采用卤素、卤素化合物、超临界水蒸气等不同的 刻蚀剂，在1500-1650C与碳化物反应制备多孔的纳米骨架碳材料，其中以氯气 作为刻蚀剂应用最多。其反应如下:MaCb +(ac/2)Cl2(g) =bC(s) +aMClc(g)其中MaCb 为：SiC、TiC、ZrC、V2C、NbC、Nb2C、TaC、Ta2C、Cr3C2、Mo2C、MoC、 W2C、WC、BaC2、CaC2、SrC2、Al4C3、B4C、Fe3C等。刻蚀剂为：F2、 Cl2、Br2、I2、HF、CC14、CHCI3、Cl2-H2、

25、C12-HC1、H2O等。根据碳化物的性质不同，反应温度从150C(ZrCZrN)到1650C(SiC)。反应 结束后，碳化物骨架碳孔中残留有氯气和氯化物。Mohum10将碳化物骨架碳在 密闭空气、氮气、水蒸气、二氧化碳或真空中加热，或用各种洗涤剂除去残留在 碳孔中的氯气，在此过程中残留的氯化物也可以一并除去。以Ti3SiC2141为前驱体制备碳化物骨架碳，所得产品结构与氯化温度有关。 在较低的温度下生成的碳化物骨架碳为无定形结构，800 C具有明显的石墨结 构，在1 200C的高温下出现1-3nm的规则带状石墨结构，反应过程中Ti3SiC2的 孔容和形状保存下来，并且可精确控制孔径为015-

26、018nm。以Ti2AlC【151制备碳化物骨架碳的温度为4001200C，低温下得到的碳化物 骨架碳为无定形结构，但已出现明显的石墨带，温度升至1000C时石墨带加宽。 吸附试验显示在400 C时碳化物骨架碳孔径分布在 0.142.10nm，当升温至 800C以上，得到的碳化物骨架碳为微孔和中孔混合结构，孔径分布在 0.135一7.10nm，理论密度为 0.137gcm- 3。以Fe3C【161制备石墨材料引起人们的关注。使用Fe3C可在600C的温度下合 成相当规则的石墨。产物碳化物骨架碳可以分为3种类型：低于500C时为无定 形结构；在600-1 100C时生成规则的石墨微晶；在Fe/F

27、e3C的共熔点1130C时， 大量的石墨晶体以液态方式生成。以金属碳化ZrC098 11 为前驱体合成碳化物骨架碳温度范围为200-1200Co 随着氯化温度的升高，形成的碳化物骨架碳结构逐渐规则。温度范围为300-600C时孔径很小，分布窄；在800-1200C范围内孔径和分布变宽。ZrC为非化学计量 化合物ZrC-ZrC099，该化合物Zr原子在0.2349nm处被6个C原子包围，理论 孔容为O.186m3.g-1（孔隙率66%）。低温下碳化物骨架碳孔径为0.5nm。600C以 上微孔的孔容变化较小，但中孔孔容从0.04 m3g- 1到0.46m3.g- 1变化较大。TiC可在200-12

28、00C与氯气反应制备碳化物骨架碳12,在整个温度范围都能 得到高度规则结构。高温有助于形成石墨带。XRD测试结果显示，TiC2碳化物 骨架碳中CC之间多为sp2。较低温度下制备的碳化物骨架碳孔径小且分布窄; 800C以上孔径变大；600 800C制备的碳化物骨架碳可用于储存多种气体。SiC质地极硬，在较高的温度下可与Cl2反应。也可用f2、Br2、【2HF、CC14、CHCI3等作为刻蚀剂，所得的碳化物骨架碳机械性能有差异。在SiC表面形成一层碳化物骨架碳薄膜可以改善SiC的耐磨损性能。B4C粉末密度为2.53gcm- 3，纯度为9.14 %。以B4C为前驱体，反应温度为6001200C得到的

29、碳化物骨架碳具有较多的中孔结构。随着反应温度增加，孔径变大：在低温下孔径为1nm，含有部分2.5nm的中孔；600C时含有大量的微 孔而使总孔容增加；1000C以上孔径进一步增加，孔径分布变宽。比表面积在800 C 时最大，为 1800m2.g-1。3.3碳化物骨架碳的性质不同的碳化物和制备温度使碳化物骨架碳的结构多样化。在较低的温度下多 生成无定形碳，随着温度升高碳化物骨架碳趋向形成规则的石墨结构。碳化物骨 架碳以多种碳化物为前驱体，用氯气等多种刻蚀剂将非碳原子层层移除，剩下的 碳骨架还保留原来前驱体的结构，生成的纳米孔的大小、形状各异。将碳化物骨 架碳进行水蒸气或其它方法活化，孔隙率增加。

30、碳化物骨架碳可以从原子水平调 控碳材料的显微结构，具有较大的比表面积。碳化物骨架碳孔径与比表面积通常 具有相同的变化趋势。在较低的合成温度下，全部生成由微孔组成的无定形碳。 前驱体的结构决定了碳化物骨架碳的多孔结构。随着反应温度的增加，部分原子 获得足够的能量发生移动以达到更稳定的状态。低温下趋向于形成亚稳态的无定 形碳化物骨架碳和富勒烯结构，增加反应温度使亚稳态逐渐向稳定的石墨结构转 移，同时比表面积、孔径变大。3.4聚丙烯腈基活性炭纤维对罗丹明B吸附性能研究染料因成本低性质稳定品种多等优点广泛应用于纺织造纸制药和食品等工 业，而在这些工业生产过程中大量的染料随废水排入环境。染料能降低水体透

31、光 量，从而会影响生物的光合作用，大部分染料还具有复杂的芳环结构而难以降解, 其中某些染料具有强烈的致癌、致畸、致突变效应13。目前，染料废水的处理 方法主要有光催化氧化法屮、溶剂萃取法、传统生物法“、膜分离技术回、 电化学法17和吸附法18等。其中吸附法因具有效率高成本低易操作等优点， 而被认为优于其他处理技术。活性炭纤维（ACFS ）是一种高效活性吸附材料， 其具有比表面积大微孔结构发达孔径小且分布窄吸附量大吸脱附速度快再生容 易19等特点，引起了人们广泛的关注。聚丙烯腈基活性炭纤维在中性条件下，罗丹明B的去除率最低，PH=2.0时 达到最大；温度为55C时，ACFs的吸附效果最好；罗丹明

32、B的去除率随着罗 丹明B初始浓度增大而减小。活性炭纤维（ACFs）是一种高效活性吸附材料， 其具有比表面积大微孔结构发达孔径小且分布窄吸附量大吸脱附速度快再生容 易等特点。我们认为ACFs对罗丹明B的吸附机理主要有三个：（1）阴阳离子静 电吸引力；（2）酸碱中和作用；（3）微孔吸附作用。逐渐减小当ph为2的时候，罗丹明B的去除率达到95.54%，随着ph的 增加，去除率在，当ph为7时，去除率降到70.2%，之后随着ph值的增加去 除率又有所增加。主要是由于在酸性环境下，ACFs的表面带有很多酸性基团, 易于与碱性染料结合，酸碱中和作用力大于静电吸引力，从而罗丹明B易于被 吸附；在中性条件下，

33、酸碱中和吸附作用和静电吸引力都较弱，吸附主要靠ACFs 表面的微孔作用，所以去除率较低；而在碱性环境下，ACFs表面的羟基会明显 增多，使其表面呈现负电荷，罗丹明B带正电，这时静电吸引力吸附作用占主 导地位，吸附率又有所增加。罗丹明B的去除率随着罗丹明B初始浓度的增加 而减小，当初始浓度为2mg/L时，脱除效率达到100%，然后随着初始浓度的 增加，脱除效率有所降低，当初始浓度增加到20mg/L时,脱除效率达到75.66%。 主要是由于随着初始罗丹明B浓度逐渐增加，吸附活性开始减小，而且ACFs 表面由于吸附更多的阳离子，其表面的负电荷逐渐降低，对罗丹明的吸附能力 减弱，虽然会继续吸附罗丹明B

34、,但是吸附效率会降低。3.5中空活性炭对氮气的吸附气体在固体表面上的物理吸附一直是化工生产、环保事业和接触催化动力学 研究的重要课题。1938年Brunauer、Emmett和Teller三人提出了多分子层吸附 理论一BET吸附等温式，基本上可以描述I、II、III三种类型的等温吸附规律，至 今仍被学术界普遍接受和采用。但是，BET多分子层吸附理论没有考虑到固体 表面的不均匀性，当气体相对压强较小时，固体表面的不均匀性对吸附的影响相 当突出，而当相对压强较大时，毛细孔凝聚作用又变得显著起来，从而严重偏离 了多层物理吸附规律，这就导致了在相对压强较小与较大的吸附条件下，BET 吸附理论无法描述W

35、、V两种类型吸附等温线。考虑固体表面的不均匀性和被吸 附气体分子之间相互作用对吸附的影响是近代吸附理论要解决的重要课题。近年 来陆续有关于分子之间相互作用对吸附的影响的研究论文报道201。3.6多孔性固体的毛细孔凝聚作用绝大多数吸附剂是多孔性的，除部分微孔吸附剂(rv2nm)，因其孔径与被吸 附分子的大小相当而不发生毛细孔凝聚作用外，在中等的相对压强附近都会发生 毛细孔凝聚现象，在饱和蒸气压附近时，吸附等温线渐趋水平，表现出第W和第 V两种吸附等温线类21。随着孔径分布的不同，发生毛细孔凝聚作用的相对压 强不一样，这是因为弯曲液面下液体饱和蒸汽压与弯曲液面的曲率半径有关 35,36。毛细孔半径

36、愈小，能发生凝聚的蒸汽压也就愈低。在平衡压强较低的情况 下，固体表面上已经吸附了一层或一层以上的吸附质分子，毛细孔表面基本上已 被吸附质分子铺满。当平衡压强大于时，在相应的毛细孔弯曲面上就产生被吸附 气体的凝聚。所以，当吸附剂含有一系列各种不同大小孔径的毛细孔时，则随着 体系平衡压强的增加，吸附剂上的毛细孔将由小到大逐步被凝聚液填满，吸附量 就随之急速增加，表现为吸附等温线迅速上升。3.7中孔活性炭的等温吸附中孔活性炭含有大量的、各种大小不同的毛细孔，其孔径分布在2-100nm 之间，它们既是吸附质分子进入的通道，也是吸附质分子发生凝聚的场所，中孔 活性炭对气体的吸附具有第W和第V类吸附的特征

37、。随着相对压强的增大，气体 在活性炭表面由小孔到大孔逐步进行凝聚，其吸附量也迅速地增加。参考文献：1杨全红，郑经堂，王茂章.微孔炭的纳米结构和微表面结构.科学学报,1990, 6(3): 16-19.2 Kruk M, Jaroniec M, Ryoo R. Characterization of ordered mesoporous carbons synthesized using MCM-48 silicas as templates. Phys Chem B., 2000, 2(104): 7960-7968.3 Lee J, Yoon B, Yeon T. Synthesis of

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