功能介孔SiO2材料的制備及其對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90年代，因其擁有非常大的比表面積、熱學和物理穩(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用于有機-無機物分離、有機合成催化、環(huán)境治理和藥物緩釋等領域。特別是它能被有機試劑修飾使得它可能被應用于更廣闊的領域，是一種極具開發(fā)價值的材料。近年來，環(huán)境中的水資源中含有越來越多的有機-無機污染物，這些物質(zhì)將對人類健康產(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、樹脂，功能介孔SiO2獨特的孔道結構、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，具有良好的應用價值。
　　 前人的報道大多數(shù)是在尋找新型有機試劑修飾介孔SiO2材料，較少關注修飾嫁接的方法和過程。本文在制備功能介孔SiO2的研究中更加注重修飾過程的優(yōu)化，旨在提出一種相對安全、嫁接效率高的修飾方法。在對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。具體的研究內(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。針對傳統(tǒng)嫁接法具有耗時長、嫁接效率低、不環(huán)保等缺點，引入“綠色嫁接”的概念。
　　 (2)“綠色嫁接”法過程優(yōu)化
　　 根據(jù)親核反應機理，在修飾過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)過對試劑配比、反應時間、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、氮氣等溫吸附脫附等手段全面分析了不同方法合成的材料的形貌、孔道結構、孔道分布、官能團嫁接效率。借助元素分析手段對比了傳統(tǒng)后嫁接法和綠色后嫁接法，進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。
　　 (4)對溶液中的重金屬離子吸附研究
　　 通過上

5、述方法制得的功能介孔SiO2材料被應用于吸附不同價態(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)測定。結果表明2-巰基苯并噻唑修飾的介孔SiO2對二價重金屬離子(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)境中常見重金屬鉛離子，以硝酸鉛