多孔碳納米球基表面分子印跡材料的制備及吸附性能.pdf

1、作為目前的一種新型深度脫硫技術(shù)——表面分子印跡吸附脫硫，通過將目標(biāo)分子“烙印”在基質(zhì)表面而產(chǎn)生與其形狀、作用位點相匹配的孔穴，實現(xiàn)對目標(biāo)分子的專一吸附。印跡過程中提高基質(zhì)的溶劑相容性和表面活性是增強(qiáng)印跡效果的重要因素。多孔碳納米球(PCNSs)與光滑碳微球(CMSs)相比，由于孔的出現(xiàn)，比表面積增大，反應(yīng)活性增強(qiáng)，若采用生物質(zhì)為制備原料又可滿足溶劑相容性的要求。以這種PCNSs作為基質(zhì)，可望在印跡過程中簡化制備步驟，提高接枝活性，解決在

2、表面分子印跡過程中難于修飾的問題。
　　 本論文中，以PCNSs作為基質(zhì)材料，甲基丙烯酸(MAA)作為功能單體，二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)作為交聯(lián)劑來制備PCNSs表面二苯并噻吩(DBT)分子印跡聚合物(MIPs)吸附材料。PCNSs是以葡萄糖為原料，低溫水熱反應(yīng)加之退火處理而獲得，隨后用硅烷偶聯(lián)劑γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷(KH-570)對其進(jìn)行硅烷化，進(jìn)而接枝功能單體MAA，交聯(lián)模板DBT，洗脫后即得到PCN

3、Ss表面DBT分子印跡吸附材料，并采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡、高分辨透射電子顯微鏡、BET比表面積分析儀、X-射線衍射儀、熱重分析儀和紅外分析儀等手段對產(chǎn)物形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征和分析，借助氣相色譜分析儀對印跡聚合物的吸附性能進(jìn)行了測試，具體結(jié)果如下:
　　 (1)選取葡萄糖作為碳源，低溫水熱法制備形貌規(guī)整、粒徑均一、表面具有含氧官能團(tuán)的單分散PCNSs，退火處理后考察水熱反應(yīng)過程中反應(yīng)物濃度(0.025，0.125，0.250，0.

4、300，0.500，0.700 mol/L)和反應(yīng)時間(8，12，14，20，28，36h)對產(chǎn)物形貌和尺寸的影響。出于對粒徑、產(chǎn)量、單分散性等指標(biāo)的綜合考慮，選取了最佳的PCNSs基質(zhì)材料的制備條件為:葡萄糖溶液濃度為0.250 mol/L，反應(yīng)時間28 h，反應(yīng)溫度180℃。退火處理后所得到的PCNSs粒徑～160 nm，孔徑集中分布在～1.1 nm，比表面積為468.3 m2/g，不必經(jīng)過以往的表面氧化處理即含有豐富的含氧官能團(tuán)，

5、可直接進(jìn)行隨后的功能化反應(yīng)，簡化了慣用的制備碳納米球基表面分子印跡聚合物的步驟，同時由于高的比表面積而產(chǎn)生的高反應(yīng)活性有利于進(jìn)一步的反應(yīng)，增強(qiáng)反應(yīng)效果。
　　 (2) PCNSs的硅烷化過程中，討論了偶聯(lián)劑KH-570用量(0.5，1.0，1.5 mL)的影響。發(fā)現(xiàn)0.3 g的PCNSs，反應(yīng)溶劑為60 mL（乙醇∶水=3∶1），pH≈5，65℃下反應(yīng)2h時，KH-570用量為1.0mL，使得硅烷化的PCNSs在保持原有形態(tài)規(guī)整

6、性的同時具有最高的接枝量。
　　 (3)硅烷化的PCNSs表面接枝PMAA的過程，討論了功能單體MAA的用量(1.0，1.5，2.0 mL)影響，即在0.2 g的硅烷化PCNSs，反應(yīng)溶劑為20 mL氯仿，引發(fā)劑AIBN為MAA用量的6％，在70℃下回流反應(yīng)10h時，功能單體MAA的合適用量為1.0 mL，產(chǎn)物形貌規(guī)整。
　　 (4)所獲得的PCNSs基表面分子印跡聚合物對于正己烷中DBT的飽和吸附量可達(dá)到376 mg/