稻壳灰制备介孔分子筛的改性及其吸附性能研究(7)
2.6.4 投加量的影响
准确称取不同质量的RHMCM-41于100ml锥形瓶中，向其中分别加入一定初始浓度的2,4-DNT溶液25ml。在一定的转速（150r/min）下，恒温振荡2h后取出样品，用滤纸过滤至50ml锥形瓶中待测。以η对M作图，即可得到投加量的影响曲线。
对于CH3-MCM-41，做不同投加量下的时间曲线来得出投加量对吸附效果的影响情况。
3 结果与讨论
3.1 材料的表征
3.1.1 RHMCM-41的表征
图3.1为不同CTAB:Si的RHMCM-41的XRD图谱。图中显示所有样品在衍射角2θ小于5°时有3个明显的衍射峰，分别对应于（1 0 0）、（1 1 0）和（2 0 0）晶面，表明RHMCM-41具有长程有序的优尔方介孔结构特征；当衍射角大于5°时，由于样品局部无序，只有CTAB:Si=0.10、0.12时制备的样品显示2个较弱的衍射峰，其它峰基本不可见[23]。由图3-1可知随着CTAB:Si的增大，样品的有序度下降，但由于当CTAB:Si=0.10时样品的产率偏低，故选择CTAB:Si=0.12制备的RHMCM-41作为表征和吸附性能的研究。
图3.1 不同Si：CTAB的RHMCM-41的小角XRD图谱
图3.2为RHMCM-41 的SEM图。从SEM图中可以看出RHMCM-41具有接近球形的颗粒形貌，颗粒大小分布不均匀，最大颗粒直径可达1~3μm。
图3.3为RHMCM-41的N2吸附-脱附等温线，为典型的IV型等温线。表3.1为样品的结构性能，材料的比表面积由BET法计算得到，孔径和孔体积由BJH法计算吸附线得到。图3.3显示在低压段吸附量平缓增加，此时N2分子以单层到多层吸附在介孔的内表面。随后吸附量在一个较小的相对压力范围内(P/P0 = 0.3~0.45)存在一个剧烈的增长，这是由N2在介孔中的毛细管凝聚产生的。由表3.1可知材料的BET比表面积为1107m2/g，BJH平均孔径为3.23nm，与文献[2]得到的结果类似。
图3.2 RHMCM-41的SEM图
图3.3 RHMCM-41的N2吸附-脱附等温线
表3.1 RHMCM-41的结构性能
样品 比表面积（m2/g） 孔体积（cm3/g） 孔径（nm）
RHMCM-41 1107 1.11 3.23
图3.4为RHMCM-41的FTIR图谱。在RHMCM-41的红外振动光谱中，3470cm-1附近的弱峰属于吸附水分子和表面羟基（-OH）的不对称伸缩振动吸收，960cm-1为表面羟基的面外弯曲振动。1070cm-1附近的吸收峰对应样品骨架中 Si-O-Si 键的对称伸缩振动峰。800cm-1附近的吸收峰归属于Si-O 四面体弯曲振动[24]。
图3.4 RHMCM-41的FTIR图谱
3.1.2 CH3-MCM-41的表征
图3.5为不同Si：TMCS的CH3-MCM-41的XRD图谱。图中显示样品0.10CH3-MCM-41和0.15CH3-MCM-41在衍射角2θ小于6°时均有3个明显的衍射峰，分别对应于（1 0 0）、（1 1 0）和（2 0 0）晶面，而0.20CH3-MCM-41只在
2θ=2°时有一个明显的衍射峰，对应于（1 0 0）晶面；对于三个样品，随着x的增大，三个衍射峰的强度均减弱。这一系列现象表明0.20CH3-MCM-41具有短程无序的优尔方相介孔结构，且结晶度较低；而0.10CH3-MCM-41和0.15CH3-MCM-41具有长程有序的优尔方介孔结构，且结晶度较好；随着x的增大，样品的有序度会降低。下述表征均采用0.15CH3-MCM-41作为样品。
图 3.5 不同Si：TMCS的CH3-MCM-41的小角XRD图谱
图3.6是CH3-MCM-41的SEM图。从图中可以看出，CH3-MCM-41表面较粗糙，颗粒形状不规则，有团状、块状和长条状等，大小分布不均匀，长条状颗粒的最大长度约10μm。与图3.2相比，改性后的材料的的表面变得越发粗糙和不规则，出现各种形状不规则的颗粒。
图3.6 CH3-MCM-41的SEM图
图3.7是CH3-MCM-41和RHMCM-41的N2吸附-脱附等温线。由图可知，CH3-MCM-41也呈现出典型的IV型等温线，吸附量在相对压力P/P0=0.3~0.4范围内也存在一个陡增。这个陡增出现的位置反映了样品孔径的大小，即出现的位置越靠前，说明样品的孔径越小；而陡增时吸附量变化的宽窄可作为衡量介孔均一性的根据，即变化范围越大，介孔的均一性越好。从图3.7可以明显地看出，两者出现陡增的位置相差无几，说明CH3-MCM-41和RHMCM-41的孔径差别应该不大；而陡增处吸附量的变化范围则明显是CH3-MCM-41小于RHMCM-41，说明CH3-MCM-41中孔的均一性要比RHMCM-41差。虽然RHMCM-41和CH3-MCM-41的N2吸附-脱附等温线都是典型的IV型等温线，但是二者的滞后环却不相同。前者等温线中的滞后环属H1型，而后者等温线中的滞后环属于H4型。H1型是均匀孔模型，可视为直筒孔，而H4型对应狭缝孔，是一些类似由层状结构产生的孔。由此可以说明两种材料中孔的形状也是不相同的。