多孔纳米材料及其应用

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、渗透性等，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性，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。 （2）案例丰富，理论可靠 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、Fe3O4@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。

 

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/21
1.3.7Fe3O4@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（Fe3O4@SiO2）的合成/31
2.2.5磁性介孔二氧化硅（Fe3O4@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
2.3.4X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
2.3.8pH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很好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Fe3O4&GPTS的构建/52
3.2.4Fe3O4&MCM-41&RB和Fe3O4&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
3.3.2XRD图、介孔结构和磁性特征/56
3.3.3红外光谱和TGA/58
3.3.4Fe3O4&MCM-41&RB和Fe3O4&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
4.2.2RS-OH和RB-OH的合成/74
4.2.3RB-Si和RS-Si的合成/76
4.2.4支持矩阵MCM-41@Fe3O4的合成/76
4.2.5RB-MCM-41@Fe3O4和RS-MCM-41@Fe3O4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
4.3.2XRD、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
4.3.5RB-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MOFEuBTC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
5.3.1RSPh@EuBTC的表征/102
5.3.2内滤效应对发射强度的修正/107
5.3.3RSPh@EuBTC对DPA的比色和比色荧光检测行为/109
5.3.4RSPh@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
6.2.3MS-PPy复合纳米材料的制备/123
6.2.4MS-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
6.3.2MS-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
7.2.3MFC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
7.3.1SEM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
7.3.5MFC性能测试/143
7.4结论/147
参考文献/147
第8章Fe3O4@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
8.2.3Fe3O4@SiO2-NH2纳米颗粒合成/154
8.2.4MFC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
8.2.7MFC-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
8.3.3XPS图谱/161
8.3.4石墨毡阳极的性能表征/164
8.3.5MFC性能测试/165
8.3.6MFC-CW系统性能测试/167
8.4结论/171
参考文献/172