多孔納米材料及其應用

第1章　緒論1
1.1　概述　/ 2
1.2　納米多孔材料研究現狀　/ 4
1.2.1　納米磁性介孔材料研究背景　/ 4
1.2.2　金屬有機骨架材料（MOF）研究背景介紹　/ 12
1.3　本書的主要內容　/ 19
1.3.1　磁性介孔二氧化硅吸附去除水中銅離子　/ 19
1.3.2　可回收的磁性核殼結構亞硝酸鹽熒光傳感納米材料研究　/ 19
1.3.3　利用羅丹明分子功能化核殼結構納米材料實現亞硝酸鹽光學傳感　/ 20
1.3.4　羅丹明衍生物修飾的MOF 對炭疽生物指示劑的比色熒光傳感響應　/ 20
1.3.5　介孔二氧化硅/聚吡咯納米材料修飾微生物燃料電池陽極　/ 20
1.3.6　磁性核殼Fe3 O4@MCM-41/多壁碳納米管復合材料修飾微生物燃料電池陽極性能研究　/ 21
1.3.7　Fe3 O4@SiO2 /多壁碳納米管/聚吡咯修飾陽極的微生物燃料電池-人工濕地系統研究　/ 21
參考文獻　/ 21

第2章　磁性介孔二氧化硅吸附去除水中銅離子27
2.1　概述　/ 28
2.2　實驗部分　/ 29
2.2.1　試劑與儀器　/ 29
2.2.2　溶液配制　/ 30
2.2.3　四氧化三鐵納米顆粒的制備　/ 30
2.2.4　磁性介孔二氧化硅（Fe3 O4@SiO2）的合成　/ 31
2.2.5　磁性介孔二氧化硅（Fe3 O4@SiO2）的表征　/ 31
2.2.6　磁性介孔二氧化硅吸附水中銅離子的實驗　/ 31
2.3　結果與討論　/ 32
2.3.1　磁性介孔二氧化硅的合成步驟及條件　/ 32
2.3.2　產物磁性　/ 34
2.3.3　樣品形貌分析　/ 35
2.3.4　X 射線衍射（XRD）分析　/ 36
2.3.5　紅外光譜（FT-IR）分析　/ 36
2.3.6　介孔結構分析　/ 38
2.3.7　銅離子標準曲線繪制　/ 38
2.3.8　pH 值對銅離子吸附效果的影響　/ 39
2.3.9　初始濃度對銅離子吸附效果的影響　/ 40
2.3.10　溫度對銅離子吸附效果的影響　/ 42
2.3.11　吸附時間對銅離子吸附效果的影響　/ 43
2.3.12　最佳實驗條件下銅離子吸附效果　/ 44
2.4　結論　/ 44
參考文獻　/ 45
　
第3章　可回收的磁性核殼結構亞硝酸鹽熒光傳感納米材料研究48
3.1　概述　/ 49
3.2　實驗部分　/ 50
3.2.1　試劑與儀器　/ 50
3.2.2　化學傳感器RB-NH2 和RSB-NH2 的合成　/ 51
3.2.3　支撐基質Fe3 O4 &GPTS 的構建　/ 52
3.2.4　Fe3 O4 &MCM-41&RB 和Fe3 O4 &MCM-41&RSB 的合成　/ 52
3.3　結果與討論　/ 53
3.3.1　設計思路與形貌分析　/ 53
3.3.2　XRD 圖、介孔結構和磁性特征　/ 56
3.3.3　紅外光譜和TGA　/ 58
3.3.4　Fe3 O4 &MCM-41&RB 和Fe3 O4 &MCM-41&RSB的傳感特性　/ 60
3.4　結論　/ 69
參考文獻　/ 69

第4章　利用羅丹明分子功能化核殼結構納米材料實現亞硝酸鹽光學傳感72
4.1　概述　/ 73
4.2　實驗部分　/ 74
4.2.1　試劑和儀器　/ 74
4.2.2　RS-OH 和RB-OH 的合成　/ 74
4.2.3　RB-Si 和RS-Si 的合成　/ 76
4.2.4　支持矩陣MCM-41@Fe3 O4 的合成　/ 76
4.2.5　RB-MCM-41@Fe3 O4 和RS-MCM-41@Fe3 O4 的合成　/ 77
4.2.6　構建策略解釋　/ 77
4.3　結果與討論　/ 78
4.3.1　結構和形態(tài)分析　/ 78
4.3.2　XRD、介孔結構和磁響應　/ 79
4.3.3　紅外光譜（IR）和熱重曲線　/ 82
4.3.4　傳感條件優(yōu)化　/ 84
4.3.5　RB-MCM-41@Fe3O4 和RS-MCM-41@Fe3O4 的傳感性能　/ 86
4.3.6　傳感機制　/ 91
4.3.7　可回收性　/ 93
4.4　結論　/ 94
參考文獻　/ 95

第5章　羅丹明衍生物修飾的MOF 對炭疽生物指示劑的比色熒光傳感響應98
5.1　概述　/ 99
5.2　實驗部分　/ 100
5.2.1　試劑與儀器　/ 100
5.2.2　傳感探針前體RSPh 的合成　/ 100
5.2.3　發(fā)光稀土MOF EuBTC 的制備　/ 101
5.2.4　染料-MOF 復合結構的合成　/ 101
5.3　結果與討論　/ 102
5.3.1　RSPh@EuBTC 的表征　/ 102
5.3.2　內濾效應對發(fā)射強度的修正　/ 107
5.3.3　RSPh@EuBTC 對DPA 的比色和比色熒光檢測行為　/ 109
5.3.4　RSPh@EuBTC 對DPA 的實際傳感性能　/ 115
5.4　結論　/ 117
參考文獻　/ 118

第6章　介孔二氧化硅/聚吡咯納米材料修飾微生物燃料電池陽極120
6.1　概述　/ 121
6.2　實驗部分　/ 123
6.2.1　試劑與儀器　/ 123
6.2.2　介孔二氧化硅的合成　/ 123
6.2.3　MS-PPy 復合納米材料的制備　/ 123
6.2.4　MS-PPy 復合納米材料修飾石墨氈電極的制作　/ 124
6.2.5　微生物接種培養(yǎng)基　/ 124
6.2.6　質子交換膜的預處理　/ 124
6.2.7　微生物燃料電池構建　/ 124
6.3　結果與討論　/ 125
6.3.1　納米材料的表征　/ 125
6.3.2　MS-PPy 復合納米材料修飾石墨氈電極的MFC 電化學性能測試　/ 126
6.3.3　微生物燃料電池性能測試　/ 128
6.4　結論　/ 130
參考文獻　/ 130

第7章　磁性核殼Fe3O4@MCM-41/多壁碳納米管復合材料修飾微生物燃料電池陽極性能研究133
7.1　概述　/ 134
7.2　實驗部分　/ 136
7.2.1　試劑與儀器　/ 136
7.2.2　石墨氈陽極的構建　/ 137
7.2.3　MFC 陰極的制備　/ 138
7.2.4　質子交換膜的預處理　/ 138
7.2.5　微生物燃料電池的構建　/ 138
7.2.6　微生物燃料電池表征和性能測試　/ 138
7.3　結果與討論　/ 139
7.3.1　SEM 和TEM 分析　/ 139
7.3.2　紅外光譜（FT-IR）　/ 141
7.3.3　介孔結構分析　/ 142
7.3.4　石墨氈陽極的性能表征　/ 142
7.3.5　MFC 性能測試　/ 143
7.4　結論　/ 147
參考文獻　/ 147

第8章　Fe3 O4@SiO2 /多壁碳納米管/聚吡咯修飾陽極的微生物燃料電池-人工濕地系統研究149
8.1　概述　/ 150
8.2　實驗部分　/ 152
8.2.1　試劑與儀器　/ 152
8.2.2　實驗材料及溶液配制　/ 153
8.2.3　Fe3 O4@SiO2-NH2 納米顆粒合成　/ 154
8.2.4　MFC 石墨氈陽極的構建　/ 155
8.2.5　實驗裝置　/ 155
8.2.6　外接電阻及數據采集和記錄系統　/ 156
8.2.7　MFC-CW 系統的啟動及運行　/ 156
8.2.8　材料和電極測試表征方法　/ 156
8.2.9　廢水分析測試方法　/ 157
8.2.10　系統電流密度　/ 157
8.2.11　系統極化曲線及功率密度曲線　/ 157
8.3　結果與討論　/ 157
8.3.1　吡咯聚合條件　/ 157
8.3.2　紅外光譜（FT-IR）　/ 160
8.3.3　XPS 圖譜　/ 161
8.3.4　石墨氈陽極的性能表征　/ 164
8.3.5　MFC 性能測試　/ 165
8.3.6　MFC-CW 系統性能測試　/ 167
8.4　結論　/ 171
參考文獻　/ 172