泡沫状介孔非晶B‑N‑O‑H纳米材料的制备方法与流程

本发明涉及b-n-o-h纳米材料技术领域，尤其涉及到泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的制备方法。

背景技术：

目前，越来越多的染料被用于纺织品、造纸、印刷、制浆厂、电镀、食品和化妆品工业等领域。因此，含染料的废水逐渐成为水污染的主要来源，这不仅严重影响到人类的健康和生命，而且也影响了发展中国家和工业化国家的经济。目前广泛采用的净化技术主要有吸附、液膜分离、生物处理和光催化降解。其中，吸附技术被认为是最有效和简单的方法，因为这种方法成本相对较低并且容易应用。近年来，科研工作者们已经开发了许多不同的材料来吸附染料，包括功能性多孔聚合物、无机/有机杂化材料和基于石墨烯或碳纳米管(cnt)的材料。然而，这些材料的吸附能力常常不能令人满意，而且存在吸附剂分离时间长、染料吸附剂的循环利用率低、高成本和低再生速率等问题。所以，我们迫切需要开发一种用于染色污水处理的新型材料。

六方氮化硼纳米片(h-bn)比表面积高且b-n键极性大，在水中有机污染物的处理方面受到了越来越多的关注，但仍然远远不适用于含染料废水处理的实际应用。而将o和h原子引入到氮化硼的网络中可以产生新的物质和更多的活性位点，与原始的bn相比，其材料性能大大提高。

此外，大量的研究结果表明，无定形材料的各向同性结构使其具有高浓度的不饱和配位点，性能优于晶体材料。因此，通过简单的合成方法制备用于染料废水处理的o、h掺杂的无定形氮化硼材料是非常具有实际意义的。

液相等离子体技术(spt)将等离子体用于溶液，产生大量活性物质、自由基和uv辐射，为无定形纳米材料的制备提供了一种经济高效的直接反应途径。

技术实现要素：

本发明采用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐作为离子液体，在spt装置中成功合成了比表面积高达1023m²g^-1的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料，并将其作为电极用于亚甲基蓝(mb)染料的电吸附，表现出超高的电吸附容量和优异的选择性吸附性能。

本发明采用如下的技术方案：

本发明的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的制备方法的具体步骤如下：

(1)将无定形cub23加入到1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][pf6])离子液体中形成悬浊液。

(2)在氧气气氛下将nh4cl加入到(1)的悬浊液中。

(3)开启spt装置，完全混合均匀并剧烈反应5分钟。

(4)所得产物用稀盐酸洗涤后，用去离子水和无水乙醇分别洗涤三次。

(5)将其在60℃下干燥。

步骤(1)中[bmim][pf6]离子液体的量为50ml。

步骤(1)中cub23的量为50mg。

步骤(2)中nh4cl的量为100mg。

步骤(2)中“在氧气气氛下”的温度为298k。

步骤(3)中反应时间为5min。

步骤(4)中稀盐酸的浓度为0.01m。

本发明的积极效果如下：

1)本发明采用液相等离子体技术，以六氟磷酸盐作为离子液体，在spt装置中成功合成了泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料。

2)与常规制备方法相比，采用液相等离子体技术，反应条件更为温和。

3)与常规方法制备出的介孔非晶b-n-o-h纳米材料相比，其比表面积更大。

4)与其他电吸附材料相比，其对亚甲基蓝染料的电吸附容量更大。

5)与其他电吸附材料相比，其在混合染料中对亚甲基蓝的选择性吸附性能更优异。

6)与其他电吸附材料相比，其回收性能和稳定性更高。

附图说明

图1是实施例1制备泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的表征,其中图1(a)和(b)是实施例1制备泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的低倍率stem照片和局部放大的低倍率stem照片；图1(c)是实施例1制备泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的saed照片；图1(d)和(e)是实施例1制备泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的n2吸附等温线和相应的孔径分布图；图1(f)是实施例1制备泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的小角度xrd图谱。

图2是实施例1制备泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的xps图谱，其中图2(a)是实施例1制备泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的xps全谱；图2(b)是实施例1制备泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的b1sxps图谱；图2(c)是实施例1制备泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的n1sxps图谱；图2(d)是实施例1制备泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的o1sxps图谱。

图3是不同时间下，实施例1制备泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的xrd图谱：(a)0min；(b)0.5min；(c)1min；(d)2min；(e)5min；(f)10min；(g)对(f)进行酸洗后；(h)无定形bn。

图4是对所制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的性能测试，其中图4(a)是在不同扫描速率下，所制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料在浓度为600mgl^-1的mb溶液中，电压窗口为-0.4v-0.8v之间的cv曲线；图4(b)是不同浓度的mb溶液中，所制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料作为电极，在电压窗口为-0.4v-0.8v之间的cv曲线；图4(c)和(d)是在不同电流密度下，所制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料作为电极在浓度为600mgl^-1的mb溶液中的充放电曲线和比电容；图4(e)所制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料作为电极在浓度为600mgl^-1的mb溶液中，通过电化学阻抗谱(eis)测试获得的nyquist图和等效电路图。

图5是在浓度为600mgl^-1的不同染料中，制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料作为电极在流速为50mgmin^-1时，不同电压下的吸附容量图。

图6是在不同温度下，制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料作为电极在浓度为600mgl^-1的mb溶液中的电吸附容量图。

图7是对制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的稳定性测试，其中图7(a)是制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料作为电极在电压为1.2v时对流速为50mgmin^-1的600mgl^-1的mb溶液进行10次循环电吸附的电吸附容量和充电效率图；图7(b)是制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料作为电极在电压为1.2v时对流速为50mgmin^-1的600mgl^-1的mb溶液进行10次循环电吸附的吸附(1.2v充电)和解吸(0v放电)的i-t图。

图8是对制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的选择性吸附性能测试，其中图8(a)是在浓度为600mgl^-1的不同染料中，制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料作为电极在电压为1.2v，流速为50mgmin-1的条件下的电吸附容量图；图8(b)是在不同ph值下，制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料作为电极在电压为1.2v，流速为50mgmin^-1的条件下，对浓度为600mgl^-1的mb溶液的电吸附容量图；图8(c)是制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料作为电极在电压为1.2v，流速为100mgmin^-1的浓度均为600mgl^-1的ao7、mb混合溶液中，对mb选择性吸附的吸光度变化图；图8(d)是制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料作为电极在电压为1.2v，流速为100mgmin^-1的浓度均为600mgl^-1的rhb、mb混合溶液中，对mb选择性吸附的吸光度变化图；图8(e)是在室温下，用饱和nacl溶液对制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料上吸附的mb进行解吸的吸光度变化图。

图9是不同时间下，实施例1制备泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的stem图：(a)0min；(b)0.5min；(c)1min；(d)2min；(e)5min；(f)10min。

图10是不同时间下，实施例1制备泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的tof-sims图谱：(a)0min；(b)0.5min；(c)1min；(d)2min；(e)5min；(f)10min；(g)对(f)进行酸洗后；(h)商用bn。

图11是制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料、无定形b-n-o-h、无定形bn和商用bn性能对比测试图，其中图11(a)是制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料、无定形b-n-o-h、无定形bn和商用bn对mb的电吸附容量-时间曲线；图11(b)是制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料、无定形b-n-o-h、无定形bn和商用bn的充电效率对比图；图11(c)是制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料、无定形b-n-o-h、无定形bn和商用bn的zeta电位-ph曲线。

图12是循环充放电10次后，对制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的表征，其中图12(a)和(b)是循环充放电10次后，制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的xrd图谱和小角度xrd图谱；图12(c)和(d)是循环充放电10次后，制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的n2吸附等温线和相应的孔径分布图；图12(e)和(f)是循环充放电10次后，制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的低倍率stem照片和局部放大低倍率的stem照片。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

为实现上述目的，具体泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的制备步骤为：

1)将50mg的无定形cub23加入到50ml的[bmim][pf6]溶液中形成悬浊液。

2)在氧气气氛下，于298k下将100mgnh4cl加入到(1)的悬浊液中。

3)开启spt装置，完全混合均匀并剧烈反应5分钟。

4)将得到的产物用0.01m的稀盐酸洗涤洗去反应生成的cuo，随后用去离子水和无水乙醇分别洗涤三次。

5)将其在60℃下干燥。

本发明的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料的性能：

扫描透射电子显微镜(stem)确定了样品呈现出泡沫状形态(图1a和1b)。选区电子衍射(saed)图中光晕的出现证实了其为非晶结构(图1c)。样品的原子组成为bn0.452o0.308h0.240。此外，该材料具有较高的电导率(20.8sm^-1)，而商业bn无导电性。显然，这说明o和h的掺杂改变了bn的电荷分布，促进了其电子转移。

样品的介孔结构表现出iupac分类中的h2型，这表明在这些网络中间存在着不同尺寸的孔(图1d)。从孔径分布图中可以看到，在2.2nm和5.3nm处出现了两个最大值(图1e)。样品的比表面积高达1023m²g^-1，远大于商业bn粉末的54.2m²g^-1。具有充足的孔体积，约为3.53cm²g^-1。样品的小角度xrd图形在2θ＝1.52°、3.23°和4.31°出现了三个明显的衍射峰(图1f)，进一步证明了其介孔结构。由于其独特的结构和高比表面积可以增加与污染物的接触面街和活性位点，因此我们认为它在处理有色废水的净化上会有很高的性能。

另外，在室温下测得的xrd图中仅在2θ＝45°处有个宽峰，这进一步证实了其无定形结构。同时将样品在低于573k的温度下处理一段时间后，其xrd图并未呈现出明显变化。但当将处理温度进一步提高至673k时，宽峰消失，同时出现许多尖锐的衍射峰，这与bn晶体的衍射峰一致(jcpds-85-1068)，这进一步证实了我们所制备的样品是无定形的。在高温下，样品结晶度增大，同时部分样品发生了分解，产生了b2o3(jcpds-06-0297)。示差扫描量热法(dsc)分析表明样品在约483k时开始结晶，对应于其非晶结构的重排。在近700k时，发生了更多的结晶和分解。这些结果表明，与无定形的bn相比，o和h的掺入增加了其热稳定性。xps分析结果表明，样品中n-、o-、h-与b成功键合，而且没有发现任何的cu物种。与b元素的结合能(187.2ev)相比，b1s的结合能发生了正偏移，这表明电子从b转移到了o、n和h。tof-sims检测到的bnoh⁺(m＝42)、bn2o2h⁺(m＝72)和b2n2oh⁺(m＝83)证实n、h、o均与b键合。使用¹⁵n和²h同位素(gaote同位素，97％)示踪，证明样品中的氮和氢都源自nh4cl中的nh⁴⁺。同时o来自于o2。虽然在spt中n、o、h与b的键合的确切机制尚不清楚而且在进一步研究中需要进行理论计算，我们认为利用合适的前驱物在spt中制备含n、o和h的纳米材料，这是一种很有前景的制备功能材料的途径。

为了进一步阐明b-n-o-h纳米材料的形成过程，我们制备了不同反应时间的样品(图3、9和10)。从图3b中可以看出反应时间为0.5min时产生了无定形bn、cu2o和b2o3，其中约20％的纳米颗粒呈现出多孔结构(图9b)。显然，cub23被初始等离子体生成的o·自由基氧化了，详见等式(1)-(3)。最终，由于“o2的蚀刻反应”而形成了多孔结构。当没有o2参与反应时，只能得到无定形非泡沫结构的b-n-o-h材料。因此，可以利用cu2o和b的混合物作为前驱物来制备常规的无定形b-n-o-h材料。

o2→2o*(1)

2cub23+70o*→cu2o+23b2o3(2)

cu2o+o*→2cuo(3)

然后，生成的高反应活性物质b2o3与n和h自由基反应生成b-n-o-h，详见等式(4)和(5)。图10b证实产生了n、o和h键。

nh4⁺+e^-→n*+4h*(4)

b2o3+2xn*+(6-4y+2z)h*→2bnxoyhz+(3-2y)h2o(5)

本文中，cub23和o2在反应过程中生成的cu物质是通过spt将n、o和h掺杂到b中的关键。当仅仅用b或者b2o3作为硼源时，不能产生b-n-o-h，但如果将cu2o或cuo加入到这些硼源中进入反应体系，则b-n-o-h纳米颗粒，该混合物的组成为(bn0.121o0.095h0.070)(b2o3)0.75(cu2o)0.043(cuo)0.022(cub23)0.019。

当反应时间从0.5min增长到1min时，无定形cub23、cu2o和b2o3的衍射峰逐渐减弱(图3c)，从stem图像上观察到出现了更多的多孔纳米粒子(图9c)。n、o和h键也有所增加(图10c)，此时样品的组成为(bn0.217o0.183h0.114)(b2o3)0.33(cu2o)0.0036(cuo)0.065。当反应时间增加至2min时，超过90％的纳米颗粒都具有多孔结构(图9d)，同时xrd图谱上只能观察到bn和cuo的衍射峰(图3d)。n、o、h的含量分别从0.217、0.183、0.114增加到了0.343、0.239、0.183。反应时间为5min时，获得纳米泡沫结构的bn0.452o0.308h0.240(图9e)。当spt反应时间延长至10min时，b-n-o-h纳米材料的结构(图9f)和组成不再发生改变。这表明这种纳米材料结构十分稳定，并且在本实验中通过spt向b中掺杂n、o和h的量是有限的。反应生成的cuo可以用稀释的盐酸洗出(图10g)。

此外，本实验中离子液体[bmim][pf6]主要用于提供等离子体反应的介质。当改变[bmim][pf6]的体积(从30ml至120ml)，而其他反应条件相同时，可以得到相同组成和尺寸的无定形泡沫状b-n-o-h纳米材料。由于我们等离子体设备的限制，离子液体体积小于30ml或大于120ml的实验没有进行。另外，当用等量的其他离子液体如[bmim]cl(氯化1-丁基-3-甲基咪唑)或[bmim][bf4](1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐)代替[bmim][pf6]时，制备出的材料的结构和组成都没有变化。

为了评价b-n-o-h纳米材料对电容性染料的去除能力，我们对其进行循环伏安的分析。将用材料制备的电极置于600mgl^-1的亚甲基蓝溶液中进行循环伏安实验，在-0.40v到0.80v之间扫描速率从5mv/s增加至100mv/s发现其cv曲线呈现出高度对称的矩形，没有氧化峰和还原峰，这是理想的电双层(iedl)电容器行为，没有法拉第反应(图4a)。当扫描速率增加时并未观察到该矩形发生失真现象，说明样品的无定形结构即使在高扫描速率下也有利于离子的扩散，这与之前报道的电容去离子(cdi)纳米电极材料不同。此外，当扫描电位扫描逆向后，电流迅速达到最大，这表明离子能快速有效地从b-n-o-h中吸附和解吸。显然，cv曲线的面积随着mb溶液的浓度而增加，这说明比电容有所提高。在高浓度溶液中，更多的离子参与电双层(edl)形成，使比电容更大(图4b)。

样品的充放电曲线(图4c)同cv曲线一样，呈现出良好的对称性，比电容随电流密度的增加而减小(图4d)。此外，该材料的eis曲线在高频区有一个小的准半圆而在低频区呈直线，这也证实了其iedl行为(图4e)。根据样品电极阻抗的等效电路图(图4e中的插图)可以看出，与x轴相交的点代表电阻(rs)，是由染料溶液的离子电阻产生、电极的固有电阻以及活性物质和集电器界面处的接触电阻产生。同时，该材料的cpe与合金颗粒/集电器之间的电容以及电解液/电极之间的界面电容都有关。电荷转移电阻(rct)与活性材料/集电器和电极/电解液界面的电荷转移有关。在低频区域，从典型的edlc得到的斜线(zw)表明该材料具有理想的电容性能，这是由于离子可以简单快速的扩散到大量的孔中。

而商业bn由于导电性差，离子扩散有限，因此电容性差。而泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料和无定形b-n-o-h的比电容高于商业bn。这表明o和h的掺杂有助于增加材料的电容，也证实已成功地将n、h和o引入到b中。与单纯的无定形b-n-o-h相比，泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料(图4a-d)具有更大的比表面积和孔体积，为形成edl提供了更多的活性位，因此比电容更高。考虑到电容与电吸附能力之间的相关性，我们预期泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料会显示出优异的电吸附性能。

为了研究泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料电吸附去除染料的性能，我们在配有电吸附电池和原位uv-vis检测器的连续循环系统中进行了分批实验。实验所用亚甲基蓝溶液(mb)浓度为600mgl^-1，流速为50mlmin^-1，我们设置了不同的偏置电压以测试材料的电吸附性能。当电压从0.4v增加到12v时，样品的吸附能力增加了一倍(图5)。有趣的是，在没有外加电压的情况下，材料的电吸附能力高达312mgg^-1(图5)，这是因为材料具有高的比表面积和丰富的吸附位点。这些结果表明，b-n-o-h纳米材料作为cdi电极去除染料可以被认为有两个过程，即物理吸收和电吸附过程，这与已报道的碳电极脱盐过程类似。在电吸附阶段，一旦对其施加了1.2v的外部电压，mb溶液的吸光度就快速下降。在放电过程中，伴随着溶液吸光度的增加，电极处于短路状态。

图11描述了在初始浓度为600mgl^-1的染料中，电压为1.2v下的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料、无定形b-n-o-h、无定形bn和商业bn在50mlmin^-1的流速下的电吸附性能。后三种电极的电吸附容量分别为766、300和91mgg^-1。还计算了其电荷效率(∧)，能让我们更了解电极和溶液界面形成的双电层。泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料具有较高的充电效率，这是可能是由于n、h的掺杂和其独特的多级孔结构，能够促进离子扩散和电荷转移。ζ电位测量(图11c)显示材料在ph>4时表面净负电荷，这有利于对阳离子染料的电吸附。此外，其介孔结构有助于电解质渗透到材料中以在液相和固相中构建mb的快速转移途径，并且还为mb电吸附提供了大的界面。这些结果进一步证实了本文中合成的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料是用于cdi的合适的候选电极材料。

为进一步研究该材料对mb的电吸附性能，我们在流速为50mlmin^-1电压为1.2v的条件下研究了染料初始浓度的影响。当初始染料浓度在100-1500mgl^-1时，其吸附能力稳定增加。当初始浓度为200mgl^-1时，吸附的mb量超过了普通吸附剂，达到了1044mgg^-1。为了研究材料作为cd电极的机理，我们使用langmuir和freundlich模型对其等温吸附线进行了模拟。基于langmuir模型的拟合曲线的相关系数(r²＝0.9978)比从freundlich模型得到的拟合曲线的相关系数(r²＝0.9781)更大。这表明单层吸附是电吸附过程中的主要吸附机制。此外，其最大吸附容量qm为3333mgg^-1，高于以前报道的mb吸附数据的2.5倍，表明目前泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料对mb电吸附具有很大的潜力(表1)。这些结果也证实，高密度的负电荷均匀地分布在材料表面，同时单层吸附在吸附过程中起主要作用。

表1评估介孔非晶b-n-o-h纳米材料在298k下对亚甲基蓝的吸附等温线模型参数

同时，我们还使用准一级和准二级模型评估材料对mb溶液的吸收动力学。通过在不同偏置电压下的实验结果的线性拟合来验证每个动力学模型的可靠性。所有准二级模型的拟合具有较高的回归因子，表明该模型更适用于mb在材料上的电吸附。

如图6所示，在1.2v时，mb电吸附平衡随着温度升高在略有下降，表明材料对染料的吸附是放热过程。表2中列除了δg、δh和δs的值。δg和δh为负值，表示材料对mb的吸附是自发的。随着温度从298k升高到328k，δg的值从-3.97降低到-2.75kjmol^-1，这表明材料对mb的放热吸附量随着温度的升高而降低。使用从准二级动力学模型上获得的不同温度下速率常数(k2)，使用arrhenius方程计算出活化能(ea)为12.5kjmol-1。

表2介孔非晶b-n-o-h纳米材料泡沫对亚甲基蓝吸附的热力学参数

图7a表示的是材料在600mgl^-1mb溶液中重复吸附(在1.2v充电)和解吸(在0v放电)10个循环的纳米电极的吸附容量和充电效率。很明显，在每个循环中，材料对mb的吸附率保持在100％，这表明该材料可以完全再生并重复使用10个循环，没有任何的降解。更重要的是，再生过程简单环保，没有任何后处理过程，一次完整的充放电过程只需要60min。这种良好的性能(100％的高保留效率和高再生率)可能是由于材料独特的多孔结构能够促进离子迁移、最小化共离子排出效应，并提高其充电效率。材料的元素分析、xrd(图12a)、小角度xrd(图12b)、n2吸附等温线(图12c和d)和stem(图12e和f)结果显示其在经历吸附、解吸数次循环之后结构和组成并未发生改变。其优良的回收性能和稳定性将在水净化领域具有优良的应用前景。

材料对于ao7这种染料几乎没有吸附性(图)，这是由于在ph>4时整体表面呈现负电荷，ao7与电极之间有强烈的静电排斥作用所引起的。

为了证明这一点，我们使用了其它染料包括阳离子型(罗丹明b)和阴离子型(甲基橙、丽春红s和刚果红)染料在cdi装置上进行了对照实验。材料显示出了相同的吸附趋势。虽然这种对染料电吸附选择性的确切机理尚不清楚，但在进一步的研究中需要进行理论计算，所以我们认为材料的zeta电位可以作为选择合适的有机染料作为电解质以研究这类电极的电容性能的标准。正如我们所预期的那样，材料对mb的电吸附能力随着ph值的增加而明显增加。

然而，材料还是吸附了部分的ao7，这是由于他们之间的静电相互作用和强烈的π-π作用协同引起的。带电荷的电极为电荷相反的离子提供了外加的引力，而ao7则被排斥而移动到了对电极，使充电效率增大。此外，ao7是理想的平面分子，其芳环上π电子富集，通常被认为是π电子供体，而o掺杂则增强了材料的π电子接受能力，而π-π相互作用也可能有助于mb的吸附。

此外，该材料还显示出优异的选择性电吸附和分离mb与其它染料的能力(图8c和d)，其中mb/rhb和mb/ao7的分离因子(sf)分别为423和1078。mb和rhb的分离是由于mb分子相较于rhb更小，而mb和ao7的分离是由阳离子染料mb与带负电荷的材料之间较强的静电引力引起的。这些高的分离因子表明在废水处理过程中，染料可以利用该材料进行富集甚至完全分离，而材料在反应后可进行回收利用。此外，mb也可以在饱和nacl溶液中从带电电极上解吸(图8e)。这是因为na⁺的离子半径小于mb，很容易进入材料的介孔结构中，交换并释放带正电荷的染料分子。因此，本文所制备的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料也可用于cdi脱盐，目前我们实验室正在进行这项工作。

从这几个角度可以看出，本文制备出的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料具有优异的水处理性能。首先，带负电荷的材料表面提供了优异的静电吸附能力，吸引了带正电荷的离子，排斥同电荷的离子，并有效地调节了电极间离子的运动。其次，该材料的高比表面积和孔体积提供了更多的离子存储位点，从而提高了其吸附性能。第三，材料的介孔结构不仅有助于电解质渗透到材料中以在液相和固相中构建离子的快速扩散途径，而且还为离子电吸附提供了大的界面。第四，材料的无定形性能可以防止晶格应力，提供连续的离子扩散途径和插入位点，大大提高了其电吸附能力和结构稳定性。材料的这些特点增加了其电吸附能力和过程，使污染物去除效率高。

本发明在液相等离子体装置中，成功制备了具有高导电性、高比表面积和高度介孔的泡沫状介孔非晶b-n-o-h纳米材料。该材料对亚甲基蓝溶液的电吸附行为遵循langmuir吸附等温线，为单分子层吸附。通过对其吸附-电吸附动力学的研究，证实电吸附有效地提高了吸附速率和吸附量，为准二级吸附。此外，该材料显示出对阳离子染料，特别是亚甲蓝的高吸附能力，同时易回收。这些结果表明，目前该材料在在水净化领域，包括在污水处理过程中染料的富集或甚至完全分离方面具有广阔的应用前景。此外，该材料也可用于轻金属盐和重金属离子的富集。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。