摘  要：目前，重金属离子如锰（Mn4+）、汞（Hg2+）、铅（Pb2+）、铬（Cr6+）、铜（Cu2+）等带来的污染愈发严重。吸附是一种良好的去污方法。在本研究中，成功设计并制备了基于多壁碳纳米管（MWCNTs）的3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基-三甲氧基硅烷改性介孔二氧化硅（MWCNTs@SiO2-NH2）。采用红外光谱、透射电镜、X射线衍射等分析手段对MWCNTs@SiO2-NH2及其相关材料进行了表征，充分证实了MWCNTs@SiO2-NH2的成功制备，最后考察了MWCNTs@SiO2-NH2对Pb2+的吸附性能，结果表明，与MWCNTs和MWCNTs@SiO2相较而言，当使用MWCNTs@SiO2-NH2作为吸附剂时，对Pb2+有更好的吸附效果。

关键词：多壁碳纳米管；改性介孔硅；吸附

Preparation of Novel Carbon Nanotubes/Modified Mesoporous Silica and Its Adsorption Properties for Pb2+

Abstract: The pollution brought by heavy metal ions such as manganese (Mn4+), mercury (Hg2+), lead (Pb2+), chromium (Cr6+), and copper (Cu2+) is now becoming more and more serious. Adsorption is a good method for pollutants removal. In this paper, a new material of modified mesoporous silica with 3-[2-(2-aminoethylamino) ethylamino] propyl-trimethoxysilane based on multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs@SiO2-NH2) was successfully designed and prepared. Infrared spectroscopy, X-ray diffraction and transmission electron microscopy were used respectively for the characterization of MWCNTs@SiO2-NH2 and related materials, which proved definitively the successful acquisition of MWCNTs@SiO2-NH2. At last, the adsorption property of MWCNTs@SiO2-NH2 for Pb2+ was investigated. Compared with MWCNTs and MWCNTs@SiO2, better adsorption efficiency was achieved when MWCNTs@SiO2-NH2 used as adsorbent.

Key word: Multi-walled carbon nanotubes; Modified mesoporous silica; Adsorption

目    录

摘  要 1

引  言 1

1 实验部分 3

1.1 仪器与试剂 3

1.2 MWCNTs@SiO2-NH2的制备 4

1.3 Pb2+离子的吸附测试 5

2 结果与讨论 5

2.1 FT-IR表征分析 5

2.2 元素分析 6

2.3 TEM表征分析 6

2.4 N2吸附-解吸表征分析 7

2.5 XRD表征分析 8

2.6 分散性能分析 8

2.7 吸附性能对比分析 9

3 结  论 9

参考文献 9

致  谢 12

新型碳纳米管/改性介孔硅材料的制备及其吸附Pb¬¬2+的性能

引 言

第二次工业以后，世界经济发展可谓是日新月异。人类以绝无仅有的速度和规模改变着世界，在创造雄厚的资产的同时也破坏了人类生存的环境，水体作为人类生存和发展的重要环境要素也受到了不同程度的污染[1,2]。水体的主要污染物之一就是重金属。重金属指比重大于4的金属（标况下单质密度大于4500 kg/ m3），约有45种，如铜、镉、汞、铅、钴、镍等。大部分重金属如汞、铅、镉等对生命活动并非必不可少，并且所有重金属在超过一定浓度都对人体有毒。重金属可以通过食物链富集，进而对人体健康构成严重的威胁[3]。Pb2+在重金属中的毒性是比较大的一个，进入人体后会阻碍血液的合成，导致人体贫血；或经血液侵入大脑神经，造成脑组织损伤[4]；小孩铅中毒则会出现发育迟缓、食欲不振、无法集中注意力等现象。因此，去除水体和排放的废水中的Pb2+离子的研究十分重要。

去除水体中重金属元素的常规处理包括沉淀、离子交换、还原、溶剂萃取和吸附等。其中，吸附法具有效率高，操作方便，对环境无二次污染的特点，被认为是一种有效而经济的去除水中重金属元素的方法。迄今为止已报道并应用的重金属吸附剂有活性炭、改性二氧化硅、矿物类（沸石和粘土矿类）、金属氧化物、纳米材料（纳米金属氧化物和碳纳米材料）等[5]，然而，对新型吸附剂的研究及其在去除重金属中的应用仍然是世界各地环境修复科学家主要关心和挑战的问题[6]。