功能化有序介孔碳的设计、制备与吸附性能
Introduction
多孔碳材料具有高比表面积、导电性、化学惰性以及低密度等特点，已在众多科技领域得到广泛应用，如作为吸附剂、色谱分离材料、催化剂载体、储能器件的电极材料等。有序介孔碳材料是近十多年来迅速发展起来的一类多孔碳材料，最初采用硬模板法合成，由 Ryoo 和 Hyeon 提出，随后戴胜、Nishiyama 以及赵东元以酚醛树脂为碳源前驱体，两亲性嵌段共聚物为模板剂，采用软模板法，通过前驱体和模板剂之间氢键相互作用进行有机-有机自组装获得。与传统多孔材料相比，具有孔隙排列规则、均匀且易于调控的特点，其一经问世便迅速受到化学、物理及材料学界高度关注。
在铀矿开采、加工及核燃料后处理过程中会产生大量含铀放射性废水。铀及 226Ra、222Rn 和 210Po 等衰变子体兼有化学毒性和放射性毒性，如果在环境中大量累积，对人类的生存和发展构成潜在的威胁，放射性污染治理是目前全球，特别是有核国家所面临的最具挑战性的问题之一。有序介孔碳具有比表面积和孔容大、孔道均匀、排列有序、孔径可在 2～50nm 范围内连续可调、介孔形状和孔壁组成可控设计等优点。由于开放的有序框架结构和可调的孔结构性质使金属离子与反应性单体更易进入孔道中，使有序介孔材料成为分离富集材料研究领域的新兴课题。然而，介孔碳表面具有吸附特性的活性位点类型单一，-OH 和-COOH 数量少，存在吸附容量小和选择性差等不足。
本书编著过程中获得了课题组老师和研究生的大力支持，在此表示衷心感谢！
本书参考了许多相关文献和资料，在此对这些文献资料的作者也表示感谢！
本书出版得到了东华理工大学化学江西省一流学科和化学工程与工艺江西省一流专业给予的经费支持，在此一并表示感谢！
978-981-14-4242-1
第一章 有序介孔碳的概述
1.1 引言
1.2 有序介孔碳的合成
1.2.1 溶剂挥发诱导自组装法
1.2.2 水相协同自组装法
1.2.3 无溶剂法
1.3 有序介孔碳的功能化改性
1.3.1 直接合成法
1.3.2 原位功能化
1.3.3 功能掺杂
1.3.4 复合改性
1.3.5 接枝改性
1.4 介孔碳在吸附分离领域的应用
1.4.1 气体吸附与分离
1.4.2 吸附有机分子
1.4.3 吸附生物分子
1.4.4 吸附重金属离子
1.5 结论和展望
参考文献
第二章 介孔碳的原位功能化及其吸附 U(VI)的性能
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 主要试剂与仪器
2.2.2 功能化有序介孔碳的制备
2.2.3 吸附实验
2.3 表征
2.3.1 TEM
2.3.2 N2吸附脱附
2.3.3 FT-IR
2.3.4 Bohem 滴定
2.4 吸附性能研究
2.4.1 pH 值的影响
2.4.2 吸附动力学
2.4.3 吸附等温线
2.4.4 吸附热力学
2.4.5 选择性吸附
2.4.6 脱附及重复使用性
2.5 结论
参考文献
第三章 纳米级有序介孔碳球的功能化及对铀(VI)吸附性能的研究
3.1 引言
3.2 有机功能化介孔炭材料的制备
3.2.1 偕胺肟化纳米级有序介孔碳球（MCNs-AO）的制备
3.2.2 磷酸化纳米级有序介孔碳球（MCNs-PO4）的制备
3.3 材料结构表征
3.3.1 SEM 分析
3.3.2 TEM 分析
3.3.3 BET 分析
3.3.4 FT-IR 分析
3.3.5 元素分析
3.3.6 XPS 分析
3.3.7 ZETA 电位分析
3.4 材料吸附铀的性能
3.4.1 pH 值对吸附的影响
3.4.2 接触时间对吸附的影响
3.4.3 初始浓度对吸附的影响
3.4.4 温度对吸附的影响
3.4.5 洗脱及重复性使用
3.4.6 离子选择性
3.5 功能化纳米级有序介孔碳球修复铀污土壤的应用研究
3.5.1 功能材料的合成
3.5.2 供试土壤
3.5.3 实验设计与实施
3.6 土壤修复结果与分析
3.6.1 Ca2+浓度对修复的影响
3.6.2 CO32-浓度对修复的影响
3.6.3 流速对修复的影响
3.6.4 Yoon-Nelson 模型的拟合
3.6.5 Thomas 模型的拟合
3.7 小结
参考文献
第四章 介孔碳的有机功能化及对铀（VI）的吸附性能研究
4.1 引言
4.2 有机功能化介孔炭材料的制备
4.3 材料结构表征
4.3.1 TEM 分析
4.3.2 氮气吸附-脱附分析
4.3.3 FT-IR 分析
4.3.4 元素分析
4.4 材料吸附铀的性能
4.4.1 pH 值对吸附的影响
4.4.2 时间对吸附的影响
4.4.3 初始浓度对吸附的影响
4.4.4 温度对吸附的影响
4.4.5 离子选择性
4.5 小结
参考文献
第五章 有序介孔碳的互穿功能化及其吸附 U(VI)的性能
5.1 引言
5.2 互穿功能化有序介孔碳的制备
5.2.1 偕胺肟互穿功能化有序介孔碳
5.2.2 磷酸互穿功能化有序介孔碳的制备
5.2.3 咪唑互穿功能化有序介孔碳
5.3 材料结构表征
5.3.1 SEM 分析
5.3.2 TEM 分析
5.3.3 BET 分析
5.3.4 FT-IR 分析
5.3.5 XRD 分析
5.4 互穿功能化有序介孔碳吸附 U(VI)的性能
5.4.1 pH 值的影响
5.4.2 接触时间的影响
5.4.3 初始浓度的影响
5.4.4 温度的影响
5.4.5 离子强度的影响
5.4.6 离子选择性
5.4.7 洗脱及重复性使用
5.5 小结
参考文献
Author(s) Information
张志宾（1981-），博士、副教授，硕士生导师。主要从事新型功能材料设计与制备、放射性核素吸附分离与污染治理、光催化等领域的科研工作，先后主持三项国家自然科学基金项目、三项江西省自然科学基金项目（含江西省杰出青年基金一项）、三项江西省教育厅科技项目等，荣获江西省自然科学一等奖（第三）。在J Hazard Mater、Chem Eng J和Appl Surf Sci等期刊上发表SCI检索的学术论文三十余篇。
