埃洛石納米管表面結(jié)構(gòu)對(duì)其吸附脫硫性能的影響

祁曉燁，馬　智，張園園，丁　彤，齊曉周

(天津大學(xué)化工學(xué)院，天津市應(yīng)用催化科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072)

納米管是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)材料，在能源、環(huán)保、醫(yī)藥及生物工程等諸多領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)良的性能[1-3]。但目前研究較多的碳納米管存在價(jià)格昂貴，改性難度大、具有可燃性等缺點(diǎn)[4]，影響其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。埃洛石納米管(halloysite nanotubes，縮寫HNTs)是一種價(jià)格低廉的天然納米管，因其具有易改性、生物相容性良好等優(yōu)點(diǎn)[5]成為目前國(guó)際材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)材料[6-8]；從結(jié)構(gòu)形態(tài)上看[9]，埃洛石納米管與碳納米管具有一定的相似性，可以在一些領(lǐng)域內(nèi)成為碳納米管的潛在替代材料[10-13]。已有研究顯示，HNTs可加強(qiáng)材料的性能[14]，也可在物質(zhì)吸附、存儲(chǔ)、輸運(yùn)、催化以及電化學(xué)儲(chǔ)能等方面表現(xiàn)出優(yōu)良的性能[15-19]。然而，目前對(duì)于埃洛石納米管的理論研究較少，應(yīng)用領(lǐng)域有待拓展。

埃洛石納米管是雙層1∶1型硅鋁酸鹽納米管，其分子式為Al2Si2O5(OH)4·nH2O，(n=0或2)[5]。從管道結(jié)構(gòu)上看[9]，HNTs管內(nèi)含有豐富的鋁羥基，管邊緣含少量的鋁羥基和硅羥基，外表面是Si—O—Si基團(tuán)。材料性能與其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)息息相關(guān)，已有研究發(fā)現(xiàn)，埃洛石納米管表面結(jié)構(gòu)能顯著影響它的催化活性[11]、對(duì)藥物分子控制釋放性能[16-17]和重金屬離子吸附性能[18-19]等。然而，關(guān)于埃洛石納米管表面結(jié)構(gòu)對(duì)其吸附脫硫性能影響的研究較少。

本研究采用煅燒和酸處理的方法對(duì)埃洛石納米管進(jìn)行改性，考察了改性前后埃洛石的表面結(jié)構(gòu)變化，以及表面結(jié)構(gòu)對(duì)吸附脫硫性能的影響，以期為進(jìn)一步研究提供理論依據(jù)。……