介孔过渡金属氧化物的合成、改性及在水处理中应用研究

第35卷第1期2016年2月四川环境SICHUANENVIRONMENTV0J．35。Nn1Febmarv2016·试验研究·介孔过渡金属氧化物的合成、改性及在水处理中应用研究杨建瑞，隋铭皓(同济大学环境科学与工程学院，上海200092)摘要：介孔过渡金属氧化物以较大的孔径和比表面积、多变价态和多活性位点等优势得到广泛关注。介绍了介孔过渡金属氧化物的发展现状，简述了以模板法为代表的合成及改性方法，并从催化、吸附和消毒3个方向简述了其在水处理中的应用及研究展望。关键词：介孔过渡金属氧化物；模板法；催化氧化；吸附中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1001—3644(2016)01-0028-05SynthesisandModificationofMesoporousTransitionalMetalOxidesandTheirApplicationinWaterTreatmentYANGJian—rui．SUIMing．hao(CollegeofEnvironmentalScience&EngineeringinTongiiUniversity，Shanghai200092，China)Abstract：MesoporoustransitionalmetaloxideshasreceivedwidespreadattentionfortheirlargeporesizeandspecificSurfacearea，variousvalencestateandhighlydispersedactivesites．Thispaperreviewsthedevelopmentofmesoporoustransitionalmetaloxides．Thesynthesisandmodificationoftemplatemethodarestudiedaswel1．Besides，its’applicationinwatertreatmentfromtheaspectofcatalysis，adsorptionanddisinfectionisalsointroduced．Finally，thesuggestionsofthefollowingstudiesareproposed．Keywords：Mesoporoustransitionalmetaloxides；templatemethod；catalyticoxidation；adsorption1引言自1992年Mobil公司首次制备成功后⋯，介孔材料快速发展。据国际纯粹和应用化学联合会(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry，IUPAC)的定义，多孑L材料根据孔径大小可以分为微孔、介孔(中孔)和大孔材料3种，大孑L材料孔径大于50nm，微孔材料孔径小于2nm，介孔材料孑L径介于两者之间。介孔材料具有大比表面积(1000in／g左右)、大吸附容量、孔径较大且均一可调、易进行有机官能化、维度有序等优点，提供了与有机分子相适应的纳米轨道，被广泛应用到医药、环境保护等领域。按照化学组成，有序介收稿日期：2014-07．12作者简介：杨建瑞(1990一)，女，河北邢台人，同济大学环境科学与工程学院市政工程系2013级在读硕士研究生，主要研究方向为水中微量有机污染物的催化氧化。孔材料可分为硅基和非硅基介孔材料两大类，非硅基介孔材料主要指以磷酸盐、过渡金属氧化物、介孔炭及硫化物为骨架的介孑L材料。本文主要介绍与过渡金属氧化物有序介孔材料相关的内容。介孔材料具有很多优异性能，但硅基介孔材料的晶格缺陷少、表面酸性中心浓度低且酸性很弱等缺点仍限制了其在相关领域的应用。过渡金属以其特殊的轨道电子排序从而具有可变价态，在诸多领域具有明显的优势。近年来，各种介孑L过渡金属氧化物如MnO2、Fe2O3、TiO2、Cr2O3、Co304等先后以不同的方法合成并结晶。晶态孔壁的介孔过渡金属氧化物具有良好的热稳定性和机械稳定性，同时，有特殊催化作用的电子轨道及晶格缺陷、独特的网络结构和导电光学特性使得介孔材料在催化、吸附、电磁及太阳能，m等领域表现出潜在的应用价值。1期杨建瑞等：介孔过渡金属氧化物的合成、改性及在水处理中应用研究292介孔过渡金属氧化物的合成Stucky等在介孔材料的初期研究阶段，根据静电作用机理合成一批材料，如FeO、WO：、ZnO等。严格来看，这些材料只能被称为介观结构材料，材料中的表面活性剂并没有去除。自An—tonelh等以溶胶一凝胶法合成介孔TiO，以来，有关非硅基介孔材料的研究得到迅速发展，合成方法和原理的研究相继展开。相比于硅基介孔材料的合成，非硅基介孔材料由于其多变的价态等原因使得合成较困难_1。近年来人们已经探索出的方法主