甘氨酸在高嶺土和蒙脫土上的吸附和熱縮合反應(yīng)研究.pdf

1、采用水溶液吸附法，在不同pH值和不同初始濃度條件下制備了一系列甘氨酸/高嶺土(Gly/Kao)和甘氨酸/蒙脫土(Gly/MMT)樣品，考察了甘氨酸在高嶺土及蒙脫土上的吸附行為及濃度和pH值對(duì)吸附行為的影響。通過(guò)TG/DTA、XRD、透射紅外(FT-IR)、漫反射紅外(DRIFT)及原位漫反射紅外(in-situ DRIFT)等多種表征手段，探討了甘氨酸與不同載體的相互作用模式以及在加熱條件下的熱縮合反應(yīng)歷程。 (1)甘氨酸在高嶺

2、土上的吸附結(jié)果表明，溶液呈弱酸性時(shí)，甘氨酸在高嶺土上的吸附量最大，但吸附等溫線不符合Langmuir模型。在強(qiáng)酸性、弱酸性和堿性溶液中，吸附態(tài)的甘氨酸分別主要以陽(yáng)離子、兩性離子和陰離子形式存在。弱酸性溶液中，甘氨酸的-NH3+基團(tuán)與高嶺土表面的≡S-O-(S為Si或Al)基團(tuán)之間的氫鍵作用是吸附的主要驅(qū)動(dòng)力，而強(qiáng)酸性溶液中，≡S-O-基團(tuán)的質(zhì)子化，以及堿性溶液中-NH3+向-NH2的轉(zhuǎn)化，是導(dǎo)致吸附量下降的主要原因。In-situ DR

3、IFT結(jié)果表明，在110～160℃溫區(qū)，有明顯的線式二肽形成；隨著溫度升高至210℃時(shí)，二肽進(jìn)一步脫水，形成環(huán)化縮合產(chǎn)物哌嗪二酮(DKP)。沒(méi)有檢測(cè)到硅酯類(lèi)或鋁酯類(lèi)中間體的特征峰，反應(yīng)可能按氫鍵促進(jìn)下的自縮合機(jī)理進(jìn)行，高嶺土的存在使縮合反應(yīng)溫度明顯降低。 (2)甘氨酸在蒙脫土上的吸附曲線不符合Langmuir模型。pH值越低，甘氨酸在蒙脫土上的吸附量越大。在強(qiáng)酸性溶液中，整個(gè)甘氨酸陽(yáng)離子與蒙脫土中的Na+發(fā)生陽(yáng)離子交換，進(jìn)入蒙脫

4、土的層間，使得吸附量增大；而在弱酸或堿性溶液中，甘氨酸以兩性離子或陰離子形式存在，使得陽(yáng)離子交換性能下降，并且-COO-與蒙脫土表面的≡S-O-(S為Si或A1)基團(tuán)產(chǎn)生靜電排斥，在此情況下，甘氨酸在蒙脫土上的吸附量大大下降。高吸附量時(shí)，甘氨酸發(fā)生了多層吸附，由于蒙脫土的誘導(dǎo)作用使氫鍵重構(gòu)，使α-甘氨酸轉(zhuǎn)化為γ-甘氨酸：TG/DTA顯示蒙脫土能夠明顯降低甘氨酸熱縮合反應(yīng)溫度，負(fù)載量越低，反應(yīng)溫度越低，蒙脫土的催化作用越明顯。In-sit