铁基介孔和纳米管阵列结构小球的设计合成及其对砷的吸附

介孔结构及纳米管阵列结构材料的设计合成、结构调控和应用研究一直是国内外关注的先进功能材料领域的研究热点之一。本课题针对当前国内砷污染态势的日趋严重及含砷废水的处理指标要求日益严格等问题，以环境治理功能为导向，采用三种先进材料合成方法- - 水浴体系合成法、微流控系统合成法和电化学阳极氧化合成法分别设计合成高比表面积载铁型介孔氧化硅小球、嫁接型铁基单分散介孔氧化硅小球和球辐射型氧化铁纳米管阵列结构的小球。揭示三类材料的合成条件参数对其结构性能的影响规律，优化合成参数进行结构调控，最终得到比表面积大、孔径/粒径可调且铁功能基分散度高的毫米级小球作为除去水体中微量砷(V)的吸附材料。通过吸附性能和吸附机理研究，诠释这些铁基小球的结构特性和吸附特性之间的相关关系及其对砷的吸附机理，并为这些结构新颖的铁基环境功能材料在实际含砷(V)废水中的应用提供理论基础。

本项目以水浴法合成的介孔氧化硅微球及微流控方法合成的介孔硅微球为载体，通过不同负载/嫁接方法成功将Fe镀饰至介孔硅球表面得到了高效除砷吸附材料，将这些除砷吸附材料应用于吸附除砷实验，并揭示了这些介孔微球吸附剂的吸附除砷机制。通过3年的项目研究，本项目通过优化合成参数，成功在水浴体系合成了毫米级介孔硅球；搭建了微流控合成平台，成功合成了嫁接型载铁中孔吸附剂微球；在平行电场中合成了纳米岛阵列结构的氧化铁结构并用于甲基橙的催化氧化；比较了铁基介孔硅球系列吸附材料除砷性能并阐明了其除砷机理。.本项目执行期间，相关研究工作发表标注本项目资助的SCI论文4篇（含已接收2篇，附接收函），正在撰写的学术论文3篇；项目负责人参加国际和国内学术会议各1次。