音像多孔纳米材料及其应用李雪梅著

章 绪论1

1.1 概述 / 2

1.2 纳米多孔材料研究现状 / 4

1.2.1 纳米磁介孔材料研究背景 / 4

1.2.2 金属有机骨架材料（MOF）研究背景介绍 / 12

1.3 本书的主要内容 / 19

1.3.1 磁介孔二氧化硅吸附去除水中铜离子 / 19

1.3.2 可回收的磁核壳结构亚硝酸盐荧光传感纳米材料研究 / 19

1.3.3 利用罗丹明分子功能化核壳结构纳米材料实现亚硝酸盐光学传感 / 20

1.3.4 罗丹明衍生物修饰的MOF 对炭疽生物指示剂的比色荧光传感响应 / 20

1.3.5 介孔二氧化硅/聚吡咯纳米材料修饰微生物燃料电池阳极 / 20

1.3.6 磁核壳Fe3 O4@MCM-41/多壁碳纳米管复合材料修饰微生物燃料电池阳极能研究 / 21

1.3.7 Fe3 O4@SiO2 /多壁碳纳米管/聚吡咯修饰阳极的微生物燃料电池-人工湿地系统研究 / 21

参考文献 / 21



第2章 磁介孔二氧化硅吸附去除水中铜离子27

2.1 概述 / 28

2.2 实验部分 / 29

2.2.1 试剂与仪器 / 29

2.2.2 溶液配制 / 30

2.. 四氧化三铁纳米颗粒的制备 / 30

2.2.4 磁介孔二氧化硅（Fe3 O4@SiO2）的合成 / 31

2.2.5 磁介孔二氧化硅（Fe3 O4@SiO2）的表征 / 31

2.2.6 磁介孔二氧化硅吸附水中铜离子的实验 / 31

. 结果与讨论 / 32

..1 磁介孔二氧化硅的合成步骤及条件 / 32

..2 产物磁 / 34

.. 样品形貌分析 / 35

..4 X 线衍（XRD）分析 / 36

..5 红外光谱（FT-IR）分析 / 36

.. 介孔结构分析 / 38

.. 铜离子标准曲线绘制 / 38

.. pH 值对铜离子吸附效果的影响 / 39

.. 初始浓度对铜离子吸附效果的影响 / 40

..10 温度对铜离子吸附效果的影响 / 42

..11 吸附时间对铜离子吸附效果的影响 / 43

..12 实验条件下铜离子吸附效果 / 44

2.4 结论 / 44

参考文献 / 45



第3章 可回收的磁核壳结构亚硝酸盐荧光传感纳米材料研究48

3.1 概述 / 49

3.2 实验部分 / 50

3.2.1 试剂与仪器 / 50

3.2.2 化学传感器RB-NH2 和RSB-NH2 的合成 / 51

3.. 支撑基质Fe3 O4 &GPTS 的构建 / 52

3.2.4 Fe3 O4 &MCM-41&RB 和Fe3 O4 &MCM-41&RSB 的合成 / 52

3.3 结果与讨论 / 53

3.3.1 设计思路与形貌分析 / 53

3.3.2 XRD 图、介孔结构和磁特征 / 56

3.3.3 红外光谱和TGA / 58

3.3.4 Fe3 O4 &MCM-41&RB 和Fe3 O4 &MCM-41&RSB的传感特 / 60

3.4 结论 / 69

参考文献 / 69



第4章 利用罗丹明分子功能化核壳结构纳米材料实现亚硝酸盐光学传感72

4.1 概述 / 73

4.2 实验部分 / 74

4.2.1 试剂和仪器 / 74

4.2.2 RS-OH 和RB-OH 的合成 / 74

4.. RB-Si 和RS-Si 的合成 / 76

4.2.4 支持矩阵MCM-41@Fe3 O4 的合成 / 76

4.2.5 RB-MCM-41@Fe3 O4 和RS-MCM-41@Fe3 O4 的合成 / 77

4.2.6 构建策略解释 / 77

4.3 结果与讨论 / 78

4.3.1 结构和形态分析 / 78

4.3.2 XRD、介孔结构和磁响应 / 79

4.3.3 红外光谱（IR）和热重曲线 / 82

4.3.4 传感条件优化 / 84

4.3.5 RB-MCM-41@Fe3O4 和RS-MCM-41@Fe3O4 的传感能 / 86

4.3.6 传感机制 / 91

4.3.7 可回收 / 93

4.4 结论 / 94

参考文献 / 95



第5章 罗丹明衍生物修饰的MOF 对炭疽生物指示剂的比色荧光传感响应98

5.1 概述 / 99

5.2 实验部分 / 100

5.2.1 试剂与仪器 / 100

5.2.2 传感探针前体RSPh 的合成 / 100

5.. 发光稀土MOF EuBTC 的制备 / 101

5.2.4 染料-MOF 复合结构的合成 / 101

5.3 结果与讨论 / 102

5.3.1 RSPh@EuBTC 的表征 / 102

5.3.2 内滤效应对发强度的修正 / 107

5.3.3 RSPh@EuBTC 对DPA 的比色和比色荧光检测行为 / 109

5.3.4 RSPh@EuBTC 对DPA 的实际传感能 / 115

5.4 结论 / 117

参考文献 / 118



第6章 介孔二氧化硅/聚吡咯纳米材料修饰微生物燃料电池阳极120

6.1 概述 / 121

6.2 实验部分 / 1

6.2.1 试剂与仪器 / 1

6.2.2 介孔二氧化硅的合成 / 1

6.. MS-PPy 复合纳米材料的制备 / 1

6.2.4 MS-PPy 复合纳米材料修饰石墨毡电极的制作 / 124

6.2.5 微生物接种培养基 / 124

6.2.6 质子交换膜的预处理 / 124

6.2.7 微生物燃料电池构建 / 124

6.3 结果与讨论 / 125

6.3.1 纳米材料的表征 / 125

6.3.2 MS-PPy 复合纳米材料修饰石墨毡电极的MFC 电化学能测试 / 126

6.3.3 微生物燃料电池能测试 / 128

6.4 结论 / 130

参考文献 / 130



第7章 磁核壳Fe3O4@MCM-41/多壁碳纳米管复合材料修饰微生物燃料电池阳极能研究133

7.1 概述 / 134

7.2 实验部分 / 136

7.2.1 试剂与仪器 / 136

7.2.2 石墨毡阳极的构建 / 137

7.. MFC 阴极的制备 / 138

7.2.4 质子交换膜的预处理 / 138

7.2.5 微生物燃料电池的构建 / 138

7.2.6 微生物燃料电池表征和能测试 / 138

7.3 结果与讨论 / 139

7.3.1 SEM 和TEM 分析 / 139

7.3.2 红外光谱（FT-IR） / 141

7.3.3 介孔结构分析 / 142

7.3.4 石墨毡阳极的能表征 / 142

7.3.5 MFC 能测试 / 143

7.4 结论 / 147

参考文献 / 147



第8章 Fe3 O4@SiO2 /多壁碳纳米管/聚吡咯修饰阳极的微生物燃料电池-人工湿地系统研究149

8.1 概述 / 150

8.2 实验部分 / 152

8.2.1 试剂与仪器 / 152

8.2.2 实验材料及溶液配制 / 153

8.. Fe3 O4@SiO2-NH2 纳米颗粒合成 / 154

8.2.4 MFC 石墨毡阳极的构建 / 155

8.2.5 实验装置 / 155

8.2.6 外接电阻及数据采集和记录系统 / 156

8.2.7 MFC-CW 系统的启动及运行 / 156

8.2.8 材料和电极测试表征方法 / 156

8.2.9 废水分析测试方法 / 157

8.2.10 系统电流密度 / 157

8.2.11 系统极化曲线及功率密度曲线 / 157

8.3 结果与讨论 / 157

8.3.1 吡咯聚合条件 / 157

8.3.2 红外光谱（FT-IR） / 160

8.3.3 XPS 图谱 / 161

8.3.4 石墨毡阳极的能表征 / 164

8.3.5 MFC 能测试 / 165

8.3.6 MFC-CW 系统能测试 / 167

8.4 结论 / 171

参考文献 / 172

多孔纳米材料是一种特殊的纳米材料，具有更低的密度，更高的比强度和比表面积，更好的隔音、隔热、渗透等，在某些领域的应用更具优势，具有很好的发展前景。本书基于多孔纳米材料的优势及重要，主要介绍多孔纳米材料的基础知识和应用研究，着重介绍了7种多孔纳米材料的应用研究，对多孔纳米材料的应用具有现实的指导意义。本书具有以下两大特色：

（1）内容全面，结构清晰

本书不仅介绍了多孔纳米材料的基础知识，而且分章介绍了7种多孔纳米材料的应用研究，内容全面，结构清晰。

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本书用7章介绍了7种多孔纳米材料的应用案例研究，每种应用研究都是经过实验过程、实验结果及讨论，得出结论，理论可靠，对多孔纳米材料的应用具有很强的指导意义。

全书围绕无机和有机多孔纳米材料的合成、表征及应用展开。内容涵盖磁介孔二氧化硅吸附去除水中铜离子、可回收的磁核壳结构亚硝酸盐荧光传感纳米材料研究、利用罗丹明分子功能化核壳结构纳米材料实现亚硝酸盐光学传感、罗丹明衍生物修饰的MOF 对炭疽生物指示剂的比色荧光传感响应、介孔二氧化硅/聚吡咯纳米材料修饰微生物燃料电池阳极、磁核壳Fe3 O4@MCM-41/多壁碳纳米管复合材料修饰微生物燃料电池阳极能研究、Fe3 O4 @SiO2 /多壁碳纳米管/聚吡咯修饰阳极的微生物燃料电池-人工湿地系统研究。理论新颖，内容全面，为多孔纳米材料的应用提供一定的理论指导。

本书可供从事纳米复合材料、污染物检测与处理、微生物燃料电池及相关交叉学科研究的人员参考使用。

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