新型磁性核壳纳米印迹聚合物的制备及其对TBBPA的特异性吸附研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kongduiyue2008
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四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)是具有双酚A结构的酚类化合物,被视为一种环境污染物和内分泌干扰物,广泛应用于溴化阻燃剂领域,对环境、生态系统以及人类健康造成极大的污染和风险。分子印迹材料(Molecular Imprinted Polymers,MIPs)可选择性吸附特定模板分子,因其高选择性、预定性和适用性,已经在分离领域实现了快速发展。同时,其制备简单,性质稳定,成本低,可以有效抵抗具有与模板分子结构类似的分析物的干扰,并实现从复杂的化学体系中选择性绑定模板分子的目的。与传统印迹相比,表面分子印迹技术因为吸附能力高,传质速率快等优点,更利于目标分子的洗脱与绑定。金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是一类新型的多孔材料。一般以过渡态金属为配位中心,与有机配体进行配位聚合形成空间三维网络结构。孔径可调、比表面积大、结构多样性、不饱和的金属配位和表面可修饰等显著优点,使得MOFs获得了广泛的关注,并且已经在各研究领域实现了快速发展。鉴于分子印迹聚合物和金属有机框架材料以及磁性纳米粒子具有的优势,本学位论文旨在研究TBBPA分子印迹的制备方法,设计合成了两种形貌良好、吸附容量高、吸附速率快的新型磁性核壳分子印迹材料,并作为吸附剂去除水体中的TBBPA。主要研究内容是:1.磁性核-壳印迹聚合物的制备及其对TBBPA的特异性吸附在通过热溶剂法制备的Fe3O4纳米粒子表面上包覆SiO2作为印迹基体,利用自由基聚合制备印迹聚合物层,获得了特异性吸附TBBPA的磁性核壳Fe3O4@SiO2@MIPs,并通过改变功能单体、功能单体与交联剂的比例等因素优化MIP层的制备条件。通过分析所得材料对TBBPA及其结构类似物的回收率来探索其特异性吸附性能,同时研究了材料的吸附动力学、吸附等温线和循环使用性。结果表明所制备的分子印迹复合材料,具有高的活性(最大吸附量为58.67 mg g-1),快的吸附动力学(30 min内达到吸附平衡)和磁性分离(20 s)以及高的选择性、可重复使用性(5次使用后回收率可达89.4%以上)。2.新型磁性核-壳金属有机框架载体上印迹聚合物的制备及其对TBBPA的特异性吸附设计合成了一种新型的金属有机骨架——沸石咪唑酯框架(ZIF-8)为基体的磁性印迹聚合物Fe3O4@ZIF-8@MIPs,用于快速和特异性识别水溶液中的TBBPA。实验通过在Fe3O4核上涂覆ZIF-8层,于室温下在水溶液中进行。Fe3O4@ZIF-8@MIPs显示出良好的单分散性,饱和磁化强度为38.4 emu g-1,比表面积为185.9 m2 g-1,孔体积和孔径分别为0.47 m3 g-1和99.15?。由于ZIF-8表面低配位Zn原子的密度较高,Fe3O4@ZIF-8本身对TBBPA的吸附能力以及分子印迹对TBBPA的特异性吸附,综合结果显示Fe3O4@ZIF-8@MIPs对TBBPA有良好的吸附能力。此外,Fe3O4@ZIF-8@MIPs显示了优异的可回收性,5次使用后回收率达85.0%以上,对TBBPA的最大吸附量为117.6 mg g-1和快吸附动力学(15 min内达到吸附平衡)。
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