介孔金属氧化物材料的砷（Ⅲ）吸附性能及电容特性研究

【摘要】自从20世纪90年代初期介孔二氧化硅材料问世以来，这种新颖的材料引起了学界的广泛关注。经过20余年人们的不断努力，材料的合成、表征与应用方面已经取得了长足的进步。由于其内部的有序结构，介孔二氧化硅材料具有非常大的比表面积。但是，二氧化硅本身的化学惰性（材料本身不具备氧化还原等化学活性）使其在某些领域，比如电化学与催化方面，并不能很好地得到应用。介孔过渡金属氧化物的成功制备打破了这一僵局。由于介孔过渡金属氧化物具有较高的密度，所以它们的比表面积没有介孔二氧化硅那么高。然而，介孔过渡金属氧化物拥有许多独有的特性，诸如限域在纳米孔壁内的d层电子，具有氧化还原活性的内表面以及有序的介孔结构等。这些优异的特性拓展了介孔材料的应用范围，使其在能源转化与储存，催化，吸附，环保，传感等领域均取得了令人满意的表现。本论文以纳米浇铸技术为手段，成功制备了介孔MnO2等过渡金属氧化物，并分别研究了它们在水污染治理与电能储存方面的应用，主要成果如下：1.我们以SBA-15为硬模板，利用真空辅助的纳米浇铸方法成功地合成了有序的介孔二氧化锰纳米阵列。之后，为了获得更好的除砷（III）效果，我们以介孔二氧化锰为母体，将不同比例的氧化铁引入到了它的二维六方孔道之中，制备出了FeMn-x系列协同吸附剂。由于含有氧化锰与氧化铁两个组成部分，该系列吸附剂可以同时完成砷（III）到砷（V）的氧化以及对砷（V）的有效吸附，显示出协同的吸附效果。吸附剂的最大吸附量可高达10.55mgg-1，并能够在短时间内完成吸附过程。另外，由于FeMn-2样品中氧化铁与氧化锰的比例为最佳比例，它不仅具有令人满意的吸附容量，而且能够实现砷（III）的彻底净化：即使处理300ppb的痕量砷（III）时，它依然能够将其净化到10ppb以下，使水质达到世界卫生组织（WHO）要求。2.凭借介孔MnO2的合成经验，我们同样合成了介孔Co3O4。小角XRD证明了产物的p6mm空间结构，而广角XRD表明介孔Co3O4的晶体结构为面心立方相，而且内部结构比较致密，这导致介孔Co3O4的比表面积只有95.08m2g-1，小于结构较为松散的介孔MnO2的比表面积（139m2g-1）。循环伏安测试结果表明介孔Co3O4的电容能力源于赝电容过程中电极表面发生的氧化还原反应，而非双电层电容。介孔Co3O4的比电容可高达107Fg-1。
【作者】郅博；
【导师】霍启升；
【作者基本信息】吉林大学，无机化学，2014，硕士
【关键词】介孔过渡金属氧化物；纳米浇铸；二氧化锰；氧化钴；水处理；砷吸附；能源转化与储存；超级电容器；

【参考文献】
[1]何叶.车辆悬架系统零部件性能与质量检测评价系统[D].吉林大学,测试计量技术及仪器,2014,硕士.
[2]伍玉林,文福拴,丁剑鹰,洪晖虹,李承军.发电公司在发电权交易市场的竞价策略初探[J].电力系统自动化,2010,17:6-11+16.
[3]马建鹂.中国西北地区回族非综合征型耳聋患者常见聋病基因突变的特征分析[D].兰州大学,耳鼻咽喉科学,2013,硕士.
[4]姜楠.深黄被孢霉高产ARA差异基因的筛选及功能基因的定量研究[D].黑龙江八一农垦大学,食品科学,2014,硕士.
[5]张书丰.地铁盾构隧道施工期地表沉降监测研究[D].河海大学,2004.
[6]赵业卫.中国体验在武田泰淳文学中的意义[D].华中师范大学,日语语言文学,2014,硕士.
[7]王林鹤.论我国假释制度的立法完善[D].黑龙江大学,法律,2012,硕士.
[8]宋金环.深圳天仁合公司APEX放大器项目商业计划书[D].兰州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[9]吴晓苏,张中明.焦炉集气管压力工业过程控制的研究[J].煤炭转化.2007(01)
[10]林畅.两种功能性乳状液的制备与稳定性研究[D].大连理工大学,化学工程,2003,硕士.
[11]张鹏.应用传能光纤激光雕刻系统的结构设计[D].燕山大学,电路与系统,2004,硕士.
[12]张军华,王永刚,杨国权,赵勇,黄国平.地震旋回体的概念及应用[J].石油地球物理勘探,2003,03:281-284+218-340.
[13]熊小玉.云南绝版木刻表现风格发展研究[D].云南师范大学,美术学,2013,硕士.
[14]王盟.分布式移动多媒体网络智能监测系统的研究和实现[D].北京邮电大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[15]刘园慧.河北省上市公司内部控制有效性评价研究[D].燕山大学,会计学,2013,硕士.
[16]李天翼.宗教视角下的土耳其传统舞蹈探析[D].中国艺术研究院,舞蹈学,2014,硕士.
[17]燕飞.轨道交通列车运行控制系统的形式化建模和模型检验方法研究[D].北京交通大学,2006.
[18]顾梓民.电子政务对政务流程再造的影响研究[D].长春工业大学,行政管理,2013,硕士.
[19]崔康.高速电主轴的结构设计与性能研究[D].陕西科技大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[20]张志萍.秸秆类生物质超微预处理技术及其产氢可行性研究[D].河南农业大学,农业生物环境与能源工程,2012,硕士.
[21]刘奇.论新《刑事诉讼法》对犯罪人的人权保障[D].新疆大学,法律,2013,硕士.
[22]王亮.锅炉受热面灰污监测及吹灰优化数学模型及其软件开发[D].东南大学,2005.
[23]杨丽娜.论共犯脱离理论的适用[D].西南政法大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[24]梅念,石东源,杨增力,段献忠.一种实用的复杂配电网故障定位的矩阵算法[J].电力系统自动化,2007,10:66-70.
[25]管丽娟.基于计算机网络的高等教育评估系统[D].华南师范大学,计算机软件与理论,2003,硕士.
[26]白晓民,史连军,许婧.2008年国际大电网会议系列报道——电力市场和监管专业委员会的主要议题和研究方向[J].电力系统自动化,2009,08:1-10.
[27]张金云,蒋茂勤.移动式钢轨气压焊接质量控制[J].中国铁路.2005(12)
[28]董燕.锂离子电池组能量均衡时序优化及控制[D].重庆大学,控制科学与工程,2014,硕士.
[29]姚坤,张光春,林亿超,唐涛.一锅法制备以烷基锂为共价键接枝剂的高性能聚氯乙烯/石墨烯纳米复合材料[A].中国化学会、中国机械工程学会、中国材料研究学会.2014年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集（下册）[C].中国化学会、中国机械工程学会、中国材料研究学会:,2014:2.
[30]刘光宇.抚顺市振兴大厦建设项目施工现场质量管理研究[D].吉林大学,项目管理,2014,硕士.
[31]刘志刚.小儿感冒宁颗粒的制备工艺与质量标准研究[D].南方医科大学,中药学,2012,硕士.
[32]时吉贺.告成矿滑动构造影响下三软煤巷支护技术研究[D].中国矿业大学,采矿工程,2014,硕士.
[33]张晓霞.环境污染侵权民事举证责任完善研究[D].内蒙古大学,法律,2013,硕士.
[34]韩新志.船用变厚齿轮副设计及其非线性振动特性研究[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[35]杨莉娜.麻花艽（Gentiana straminea）原生质体分离和培养研究[D].青海大学,作物遗传育种,2013,硕士.
[36]娜嘉.《爱情公寓》语码转换的顺应性研究[D].内蒙古大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[37]彭燕.基于局部信息的复杂网络社区发现算法研究[D].吉林大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[38]陆清清.武汉城区两所寄宿制初中学生自主管理能力调查研究[D].华中师范大学,教育管理,2013,硕士.
[39]邢喆.列车轴箱轴承的可靠性稳健设计[D].东北大学,机械设计及理论,2010,硕士.
[40]王健,张琦,乔忠云.工程机械管理信息系统的开发与科学管理[J].筑路机械与施工机械化,2004,10:53-56.
[41]梁虎珍.健康住宅的发展及质量评估[D].太原理工大学,建筑技术科学,2004,硕士.
[42]李远清,戴青云,高存臣,刘永清.滞后广义系统基本理论中的变结构控制法[J].控制与决策,1997,S1:508-511.
[43]杨丽娜.基于蚁群算法与GIS的动态交通分配模型研究[D].长安大学,计算机技术（专业学位）,2014,硕士.
[44]席萍.基于GIS的VTS系统研究[D].大连海事大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[45]北京商报记者方彬楠.丰台探索产业转型新路径[N].北京商报,2015-05-04D01.
[46]寇冠蕾.乡镇政府信息公开存在的问题和对策研究[D].华中师范大学,行政管理,2012,硕士.
[47]王亚峰,何世英,吴能.非晶材料及其应用[J].传感器世界.2005(11)
[48]张薇.高校科研团队信任对知识转移的影响研究[D].大连理工大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[49]祝永明.1.利咽颗粒剂制备及其质量标准研究　2.氟罗沙星注射液与抗感染中药注射液配伍的稳定性考察[D].浙江大学,2003.
[50]李娜.上市公司盈余管理的相关问题研究[D].东北财经大学,会计学,2003,硕士.