介孔材料的制备及吸附应用研究

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介孔材料是指孔径介于250nm范围内的一类多孔材料。介孔材料具有有序可调的孔道结构,孔道表面可以进行物理吸附或新的化学修饰,通过固定功能分子形成新的功能材料,从而使其在催化、吸附、光、电、磁等多领域有着广泛的工业化应用价值。本论文采用水热法,分别以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷共聚物(P123)和十二烷基硫酸钠(SDS)为模板剂,合成了三种介孔材料,分别命名为MCM-41、SBA-15和ASM,通过嫁接3-氨丙基三甲氧基硅烷(APS),制备了MCM-41-NH2和SBA-15-NH2材料;嫁接磷酸基团,制备了MCM-41-NH2-H3PO4和SBA-15-NH2-H3PO4材料;嫁接3-氰乙基三乙氧基硅烷(CETES),制备了SBA-15-COOH材料。经傅立叶红外扫描证实功能基团嫁接成功。经扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察,材料呈现弯曲的棒状或球状的微观结构,具备一定的介孔结构;其中,以二氧化硅小球(280nm和840nm)为核,ASM介孔材料为壳,制备了核壳型材料。将所制备的MCM-41系列、SBA-15系列、ASM及核壳型介孔材料分别用于二氧化碳吸附。吸附实验表明,在24 h下ASM吸附率最高,最优吸附温度为20℃,吸附率为62%左右。同样条件下,ASM核壳材料对二氧化碳的吸附率45.4%。核壳结构的吸附效果与介孔材料吸附效果相比吸附率有所降低,但增加了材料的实用性。将所制备的MCM-41系列及SBA-15系列用于氨气吸附,实验结果表明,SBA-15系列对氨气的吸附效果较好,其中,SBA-15-COOH对氨气的吸附率为76.31%。将所制备的SBA-15和SBA-15-NH2用于对小分子化合物水杨酸、炔孕酮及生物大分子的溶菌酶、胃蛋白酶、牛血红蛋白和牛血清白蛋白吸附。吸附效果良好。
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