多孔纳米材料及其应用

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。内容涵盖磁性介孔二氧化硅吸附去除水中铜离子、可回收的磁性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、磁性核壳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性能研究、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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第1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　纳米磁性介孔材料研究背景　/ 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　磁性介孔二氧化硅吸附去除水中铜离子　/ 19 1.3.2　可回收的磁性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　磁性核壳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性能研究　/ 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　磁性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 2.2.3　四氧化三铁纳米颗粒的制备　/ 30 2.2.4　磁性介孔二氧化硅（Fe3 O4@SiO2）的合成　/ 31 2.2.5　磁性介孔二氧化硅（Fe3 O4@SiO2）的表征　/ 31 2.2.6　磁性介孔二氧化硅吸附水中铜离子的实验　/ 31 2.3　结果与讨论　/ 32 2.3.1　磁性介孔二氧化硅的合成步骤及条件　/ 32 2.3.2　产物磁性　/ 34 2.3.3　样品形貌分析　/ 35 2.3.4　X 射线衍射（XRD）分析　/ 36 2.3.5　红外光谱（FT-IR）分析　/ 36 2.3.6　介孔结构分析　/ 38 2.3.7　铜离子标准曲线绘制　/ 38 2.3.8　pH 值对铜离子吸附效果的影响　/ 39 2.3.9　初始浓度对铜离子吸附效果的影响　/ 40 2.3.10　温度对铜离子吸附效果的影响　/ 42 2.3.11　吸附时间对铜离子吸附效果的影响　/ 43 2.3.12　最佳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　可回收的磁性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 3.2.3　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、介孔结构和磁性特征　/ 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的传感特性　/ 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 4.2.3　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 的传感性能　/ 86 4.3.6　传感机制　/ 91 4.3.7　可回收性　/ 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 5.2.3　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　内滤效应对发射强度的修正　/ 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 的实际传感性能　/ 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　/ 123 6.2.1　试剂与仪器　/ 123 6.2.2　介孔二氧化硅的合成　/ 123 6.2.3　MS-PPy 复合纳米材料的制备　/ 123 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 电化学性能测试　/ 126 6.3.3　微生物燃料电池性能测试　/ 128 6.4　结论　/ 130 参考文献　/ 130 第7章　磁性核壳Fe3O4@MCM-41/多壁碳纳米管复合材料修饰微生物燃料电池阳极性能研究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 7.2.3　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性能测试　/ 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　石墨毡阳极的性能表征　/ 142 7.3.5　MFC 性能测试　/ 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 8.2.3　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　石墨毡阳极的性能表征　/ 164 8.3.5　MFC 性能测试　/ 165 8.3.6　MFC-CW 系统性能测试　/ 167 8.4　结论　/ 171 参考文献　/ 172