高比表面氮化硼(BN)的制备及应用性能研究

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高比表面氮化硼在吸附、催化、储氢材料等领域均具有应用潜力,其制备方法主要有水(溶剂)热法、模板法、有机先驱体法等,这些方法均难以实现工业规模化生产。本论文采用致孔剂法和发泡法制备高比表面多孔氮化硼,使用的原料来源简单、廉价且无毒,工艺简单,有望实现大量生产。另外,还对其吸附性能和催化性能进行研究。采用致孔剂法制备高比表面氮化硼,通过XRD、FT-IR、SEM、TEM、BET等表征手段对产物进行表征。研究结果发现,最佳致孔剂为碳酸氢铵,其最佳添加量为30wt%,硼酸与三聚氰胺最佳摩尔比为2:1,最佳焙烧温度为1500℃,最佳焙烧烧时间为3h。采用最优工艺制备的样品的(记为SNH4HCO3)比表面积为931.91m2·g-1。采用发泡法制备高比表面氮化硼,通过XRD、FT-IR、SEM、TEM、BET等表征手段对产物进行表征。研究结果发现,最佳表面活性剂为十二烷基硫酸钠,其最佳添加量为10wt%,硼酸与三聚氰胺最佳摩尔比为2:1,最佳焙烧温度为1500℃,最佳焙烧烧时间为3h。采用最优工艺制备的样品的(记为SSDS)比表面积为435.89m2·g-1。样品SNH4HCO3和SSDS对亚甲基蓝的吸附量分别为321.70mg·g-1、248.06mg·g-1。比表面积为382.92m2·g-1的氮化硼对亚甲基蓝、甲基橙、罗丹明B这三种物质的吸附量分别为222.13mg·g-1、187.73mg·g-1、290.61mg·g-1。同时,研究发现氮化硼的比表面积越大,对亚甲基蓝的吸附量越大。采用湿化学法将光催化剂二氧化锡负载在比表面积为364.58m2·g-1的氮化硼上,并研究其光催化性能,同时以市售块体氮化硼和γ-Al2O3作对比研究,将制得的催化剂分别记为SnO2/a-BN、SnO2/b-BN、SnO2/γ-Al2O3,实验结果发现,SnO2/a-BN对亚甲基蓝的降解率在经过100min的光照之后为77.65%,而SnO2/b-BN、SnO2/γ-Al2O3和SnO2的降解率分别为11.07%、32.00%和2.31%。
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