高岭土制备有序介孔材料及深度处理含氮废水研究

有序介孔材料的高效低成本合成和稳定性及活性的提高是有序介孔材料可以广泛应用的前提条件。本项目基于高岭土独特的层状结构和与硅基介孔材料相似的化学组成，酸性条件下合成高稳定性的有序介孔材料Al-SBA-15。利用过渡金属元素对Al-SBA-15进行改性，并将改性后的介孔材料应用于深度处理含氮废水中，考察废水处理效果并研究其催化作用机理，建立改性有序介孔材料微观结构与催化性能之间的联系。本项目的实施有望为有序介孔材料的高效低成本合成提供新思路，为高岭土向高新技术产品的跨越提供理论基础和技术保障，同时也为深度处理含氮废水提供新的"绿色"方法，对于解决我国日益严重的水污染问题有着十分重要的意义。

SBA-15具有大的比表面积、孔容和均匀的孔径分布，广泛应用于催化、吸附、药物载体等领域。但昂贵的原料和SBA-15自身稳定性差等原因使其不能广泛应用于更多领域。本项目以储量丰富的高岭土为原料，利用高岭土独特的层状结构和与硅基介孔材料相似的化学组成成功合成了有序介孔材料SBA-15。合成过程中详细研究了硅源获取方式和pH值对有序介孔材料SBA-15孔性能的影响。结果表明：常温常压碱浸泡和高温高压碱处理的硅源获取方式都可以合成有序度较高的SBA-15；碱性条件更有利于合成有序度较高的SBA-15。添加氟碳表面活性剂对提高有序介孔材料的稳定性具有很大的帮助，本项目同时以混合表面活性剂P123和氟碳表面活性剂FSO-100为模板成功合成了有序介孔材料FCSBA-15，结果表明氟碳表面活性剂的添加有效提高了有序介孔材料SBA-15的水热稳定性，这为SBA-15的更广泛应用提供了可能性。同样，以高岭土为原料还可以合成其它有序介孔材料，如Al-MCM-41等。. 以所合成的有序介孔材料为基体，成功合成了多种复合材料并研究了复合材料的各项性能。研究结果表明：Fe/BiOCl-FCSBA-15对2-硝基苯酚表现出良好的催化效果，40 min内即可将2-硝基苯酚降解完全；AgCl-TiO2/SBA-15则对甲基橙表现出良好的光催化降解效果；CaWO4:Eu3+/SBA-15和SnO2:Eu3+/Al-MCM-41则表现出良好的室温荧光性能，其荧光强度明显优于传统CaWO4:Eu3+和SnO2:Eu3+，这为制备新型复合材料提供了一个新的思路和应用领域。同时以SBA-15为硬模板，合成了介孔CaWO4:Ln3+(Ln=Tb, Dy, Eu)，研究其室温荧光性能，结果表明具有介孔结构的CaWO4:Ln3+(Ln=Tb, Dy, Eu)其室温荧光性能要优于传统CaWO4:Ln3+(Ln=Tb, Dy, Eu)，这为高效发光材料的合成提供了一个新的思路。. 本项目的实施为有序介孔材料的合成提供一种价格低廉、储量丰富的新原料；通过组装或负载合成了一系列复合材料，其各项性能明显优于传统材料，这为有序介孔材料的广泛应用提供了可能。因此，本项目的实施不论在理论研究还是潜在的应用方面都有重要意义。