硅基介孔材料蛋氨酸改性及其对Hg（II）吸附性能研究
2023-07-31 08:07
论文总字数：21565字
摘 要
论文成功地将蛋氨酸（Met）修饰硅基到介孔材料SAB-15上，合成了His-SBA-15，通过XRD, FT-IR, XPS, N2吸附-脱附实验手段对材料的进行了表征，实验结果表明，蛋氨酸成功地嫁接在材料表面，且材料的结构基本保持不变。论文研究了His-SBA-15对重金属离子Hg2 的吸附性能。论文考察了溶液pH值、吸附时间和吸附剂用量对Ni2 吸附效果的影响，结果表明，蛋氨酸修饰硅基介孔材料对Ni2 具有较好的吸附效果。关键词：硅基介孔材料，蛋氨酸，Hg(II)，吸附
Abstract：Mesoporous silica material SBA-15 functionalized with methionine was synthesised in this paper successfully. The structures, surface adsorption properties and pore sized distribution of the synthesized materials SBA-15，NH2-SBA-15 and Met-SBA-15 were characterized by XRD, FT-IR, XPS, N2 adsorption-desorption and thermo gravimetric analysis. The results indicated that methionine was successfully anchored on the SBA-15 surfaces, the ordering of the inorganic support was preserved during the chemical modifications and the materials had better thermo stability. The adsorption property of modified materials for Hg2 was also studied. The factors which may influence the efficiency of the adsorption, such as pH, contact time and the concentration of the solution was optimized. The results indicated that Met-SBA-15 had good adsorption performance to Hg2 .
Key words: Silicon-based soporous materials; Methionine; Hg(II); Adsorption performance
目录
1前言 4
1.1有序介孔材料的发展 4
1.1.1 硅基介孔材料 4
1.1.2 硅基介孔材料的应用 4
1.2 SBA-15的研究进展 4
1.2.1 SBA-15的研究现状 4
1.2.2 SBA-15的改性研究 4
1.3 本论文的研究意义和内容 5
1.3.1研究意义 5
1.3.2研究内容 5
2.1 实验部分 6
2.1.1 药品与试剂 6
2.1.2 测试仪器 6
2.2 材料的合成 7
2.2.1 介孔分子筛SBA-15的制备 7
2.2.2 介孔分子筛SBA-15 的蛋氨酸改性 7
2.2.3 吸附实验 7
2.3 结果与讨论 8
2.3.1 样品的表征方法 8
2.3.2 表征分析 9
2.3.3 pH和时间的影响： 15
2.3.4 吸附动力学研究 16
结 论 19
参考文献 20
致谢： 25
1前言
1.1有序介孔材料的发展
1.1.1 硅基介孔材料
介孔材料是一种孔径介于微孔与大孔之间的具有巨大表面积和三维孔道结构的新型材料。按照化学组成分类，介孔材料一般可分为硅系和非硅系两大类。硅基介孔材料孔径分布狭窄，孔道结构规则，并且技术成熟，研究颇多。硅系材料可用催化，分离提纯，药物包埋缓释，气体传感等领域。硅基材料又可根据纯硅和掺杂其他元素而分为两类。进而可根据掺杂元素种类及不同的元素个数不同进行细化分类。杂原子的掺杂可以看作是杂原子取代了原来硅原子的位置，不同杂原子的引入会给材料带来很多新的性质，例如稳定性的变化、亲疏水性质的变化、以及催化活性的变化等等。
1.1.2 硅基介孔材料的应用
硅基介孔材料孔道排列有序可调，具有巨大的孔容和比表面积可以加入其它原子让其变得具有多种新的特性，使其在催化，光学，电磁学，环境保护，生物科学等方面有十分广泛的应用前景。
1.2 SBA-15的研究进展
1.2.1 SBA-15的研究现状
介孔分子筛SBA-15因其具有较大的孔径（可达30 nm，）较厚的孔壁（可达6.4 nm）因此具有比较好的热稳定性。使其在吸附分离，催化以及在纳米材料，生物医药学等诸多领域都展现出足够的研究热度。因此，人们对于硅基介孔分子筛SBA-15的研究备受关注。
1.2.2 SBA-15的改性研究
介孔分子筛SBA-15在吸附分离、催化、生物医药学和纳米材料等方面具备很强的研究和应用价值。由于硅基介孔材料活性位点少，使其在应用中受到巨大限制，为了使其在应用降低使用限制，人们通过对其进行化学改性使其在反应活性和水热稳定性得到巨大提高。
有机功能化改性、杂原子取代、负载活性组分是SBA-15的三种方法。本学位论文重要使用共沉淀法，即一步取代法，指在模板剂的作用下对材料骨架的修饰以及使孔道表面实现功能化，其仅限于使用较稳定的有机基团，并且基团的引入量又要受到限制。
1.3 本论文的研究意义和内容
1.3.1研究意义
SBA-15的合成是近几年来热门的化工技术，在吸附分离、催化等诸多领域有十分广阔的应用前景，尤其是在处理工业废水方面具有巨大作用。随着对SBA-15的不断研究，可以预见的是，这些研究成果必然会在化工领域突破一个有一个难关。
1.3.2研究内容
本论文的研究内容主要分为以下方面：
（1）以P123为模板剂，合成硅基介孔材料SBA-15，再用蛋氨酸对其表面进行修饰得到产品NH2-SBA-15，再用MDF和无水乙醇洗涤干燥得到Met-SBA-15。
（2）对SBA-15，NH2-SBA-15和Met-SBA-15进行表征分析得到改性后的硅基介孔材料对Hg2 的吸附性能和最佳吸附条件。
2.实验
2.1 实验部分
2.1.1 药品与试剂
名称 | 英文名称/简称 | 化学式/式量 | 纯度/物理量 | 产地 |
P123 | PEO20PPO20PEO20 | PEO-PPO-PEO | A.R. | Aldrich |
正硅酸四乙酯 | Tetraethyl orthosilicate | C8H20O4Si 剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：21565字
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