功能介孔SiO2材料的制備及其對(duì)重金屬離子的吸附性能研究.pdf

1、介孔SiO2材料興起于20世紀(jì)90年代，因其擁有非常大的比表面積、熱學(xué)和物理穩(wěn)定性、高度有序的孔道分布、可調(diào)控的孔徑和高吸附容量被廣泛應(yīng)用于有機(jī)-無(wú)機(jī)物分離、有機(jī)合成催化、環(huán)境治理和藥物緩釋等領(lǐng)域。特別是它能被有機(jī)試劑修飾使得它可能被應(yīng)用于更廣闊的領(lǐng)域，是一種極具開(kāi)發(fā)價(jià)值的材料。近年來(lái)，環(huán)境中的水資源中含有越來(lái)越多的有機(jī)-無(wú)機(jī)污染物，這些物質(zhì)將對(duì)人類健康產(chǎn)生危害。利用吸附劑去除污染物是治理環(huán)境的重要方法。修飾了有機(jī)試劑的功能介孔SiO2

2、材料就是很好的吸附劑之一。相比活性炭、樹(shù)脂，功能介孔SiO2獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)、良好穩(wěn)定性和高度的吸附選擇性使它能高效去除環(huán)境中的污染物，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。
　　 前人的報(bào)道大多數(shù)是在尋找新型有機(jī)試劑修飾介孔SiO2材料，較少關(guān)注修飾嫁接的方法和過(guò)程。本文在制備功能介孔SiO2的研究中更加注重修飾過(guò)程的優(yōu)化，旨在提出一種相對(duì)安全、嫁接效率高的修飾方法。在對(duì)金屬離子的吸附效果研究中更加注重材料的高吸附容量和高選擇性。具體的研究?jī)?nèi)容為

3、:
　　 (1)功能介孔SiO2材料的制備
　　 采用溶膠-凝膠法，用共縮聚和后嫁接兩種方式，合成了不同形貌的MCM-41和SBA-15功能介孔SiO2材料。針對(duì)傳統(tǒng)嫁接法具有耗時(shí)長(zhǎng)、嫁接效率低、不環(huán)保等缺點(diǎn)，引入“綠色嫁接”的概念。
　　 (2)“綠色嫁接”法過(guò)程優(yōu)化
　　 根據(jù)親核反應(yīng)機(jī)理，在修飾過(guò)程中以碘化鉀為催化劑，并且以環(huán)保的乙醇替代了有毒甲苯溶劑。經(jīng)過(guò)對(duì)試劑配比、反應(yīng)時(shí)間、溶劑種類優(yōu)化，得到了

4、最佳條件，建立了一種低毒高效的綠色嫁接方法。
　　 (3)材料表征
　　 為對(duì)比共縮聚和后嫁接兩種方法效果，采用了掃描電鏡、X衍射、傅里葉紅外光譜、氮?dú)獾葴匚矫摳降仁侄稳娣治隽瞬煌椒ê铣傻牟牧系男蚊病⒖椎澜Y(jié)構(gòu)、孔道分布、官能團(tuán)嫁接效率。借助元素分析手段對(duì)比了傳統(tǒng)后嫁接法和綠色后嫁接法，進(jìn)一步證明了本文提出的綠色后嫁接法的確具有高效、低耗的優(yōu)點(diǎn)。
　　 (4)對(duì)溶液中的重金屬離子吸附研究
　　 通過(guò)上

5、述方法制得的功能介孔SiO2材料被應(yīng)用于吸附不同價(jià)態(tài)和不同尺寸的金屬離子，吸附后的溶液和洗脫液均用火焰原子吸收光譜(FAAS)測(cè)定。結(jié)果表明2-巰基苯并噻唑修飾的介孔SiO2對(duì)二價(jià)重金屬離子(Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ))有吸附選擇性，能很好地與Cr(Ⅲ)分離，且吸附容量大、吸附速率快、再生性能好。
　　 (5)采用分子印跡技術(shù)制備具有高選擇性的功能介孔SiO2材料
　　 為去除水體環(huán)境中常見(jiàn)重金屬鉛離子，以硝酸鉛