功能介孔sio2材料制备及其对重金属离子吸附性能的研究

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1、分类号UDC硕士学位论文密级功能介孑LSi02材料的制备及其对重金属离子的吸附性能研究Synthesisoffunctionalmesoporoussilicamaterialsandtheirapplicationofremovingheavymetalions作者姓名：学科专业：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：论文答辩日期塑!兰：箩、二文蒲秋梅分析化学化学化工学院任凤莲答辩委员会主席三_拳施中南大学年月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或

2、撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：蕴旌盘日期：』k生年三月丛日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：触导师签名避日期：趋!兰年』月卫日摘

3、要介孔Si02材料兴起于20世纪90年代，因其拥有非常大的比表面积、热学和物理稳定性、高度有序的孔道分布、可调控的孔径和高吸附容量被广泛应用于有机．无机物分离、有机合成催化、环境治理和药物缓释等领域。特别是它能被有机试剂修饰使得它可能被应用于更广阔的领域，是一种极具开发价值的材料。近年来，环境中的水资源中含有越来越多的有机一无机污染物，这些物质将对人类健康产生危害。利用吸附剂去除污染物是治理环境的重要方法。修饰了有机试剂的功能介孔Si02材料就是很好的吸附剂之一。相比活性炭、树脂，功能介孔Si02独特的孔道结构、良好稳定性和高度的吸附选择性使它能高效去除环境中的污染物，具

4、有良好的应用价值。前人的报道大多数是在寻找新型有机试剂修饰介孔Si02材料，较少关注修饰嫁接的方法和过程。本文在制备功能介孔Si02的研究中更加注重修饰过程的优化，旨在提出一种相对安全、嫁接效率高的修饰方法。在对金属离子的吸附效果研究中更加注重材料的高吸附容量和高选择性。具体的研究内容为：(1)功能介孔Si02材料的制备采用溶胶一凝胶法，用共缩聚和后嫁接两种方式，合成了不同形貌的MCM一41和SBA．15功能介孔Si02材料。针对传统嫁接法具有耗时长、嫁接效率低、不环保等缺点，引入“绿色嫁接”的概念。(2)“绿色嫁接”法过程优化根据亲核反应机理，在修饰过程中以碘化钾为催化

5、剂，并且以环保的乙醇替代了有毒甲苯溶剂。经过对试剂配比、反应时间、溶剂种类优化，得到了最佳条件，建立了一种低毒高效的绿色嫁接方法。(3)材料表征为对比共缩聚和后嫁接两种方法效果，采用了扫描电镜、X衍射、傅里叶红外光谱、氮气等温吸附脱附等手段全面分析了不同方法合成的材料的形貌、孔道结构、孔道分布、官能团嫁接效率。借助元素分析手段对比了传统后嫁接法和绿色后嫁接法，进一步证明了本文提出的绿色后嫁接法的确具有高效、低耗的优点。(4)对溶液中的重金属离子吸附研究通过上述方法制得的功能介孔Si02材料被应用于吸附不同价态和不同尺寸的金属离子，吸附后的溶液和洗脱液均用火焰原子吸收光谱(

6、FAAS)钡I]定。结果表明2．巯基苯并噻唑修饰的介孔Si02对二价重金属离子(Pb(II)、Cu(II)、Cd(II))有吸附选择性，能很好地与Cr(III)分离，且吸附容量大、吸附速率快、再生性能好。(5)采用分子印迹技术制备具有高选择性的功能介孔Si02材料为去除水体环境中常见重金属铅离子，以硝酸铅为模板，2一巯基苯并噻唑修饰的功能介孔Si02材料为单体，制备了对铅离子具有高度选择吸附能力的分子印迹材料。能将Pb(II)与Cu(II)、Cd(II)有效分离。当它们被用于分离富集溶液中痕量铅离子时，富集效果好，能降低火焰原子吸收光谱法的方法检出限，在较小误差范围内检测

7、水体中痕量铅离子。关键词功能介孔材料，分子印迹技术，‘2．巯基苯并噻唑，重金属离子分离，火焰原子吸收光谱法ABSTRACTMesoporousSi02materialsemergein1990s．Becausetheyhaveverylargespecificsurfacearea，thermalandphysicalstability,highlyuniformporedistribution，tunableporesize，highadsorptioncapacityandhighadsorptioncapacity,th