甘氨酸在高岭土和蒙脱土上的吸附和热缩合反应研究

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1、天津大学硕士学位论文甘氨酸在高岭土和蒙脱土上的吸附和热缩合反应研究姓名：夏凌燕申请学位级别：硕士专业：工业催化指导教师：孟明20070101中文摘要采用水溶液吸附法，在不同pH值和不同初始浓度条件下制备了一系列甘氨酸／高岭土(Gly／Kao))和甘氨酸／蒙脱-['(Gly／MMT)样品，考察了甘氨酸在高岭土及蒙脱土上的吸附行为及浓度和pH值对吸附行为的影响。通过TG／DTA、XRD、透射红夕F(FT．IR)、漫反射缈I-(DRIFT)及原位漫反射红外(in．situDRIFT)等多种表征手段，探讨了甘氨酸与不同载体的相互作用模式以及在加热条件

2、下的热缩合反应历程。(1)甘氨酸在高岭土上的吸附结果表明，溶液呈弱酸性时，甘氨酸在高岭土上的吸附量最大，但吸附等温线不符合Langmuir模型。在强酸性、弱酸性和碱性溶液中，吸附态的甘氨酸分别主要以阳离子、两性离子和阴离子形式存在。弱酸性溶液中，甘氨酸的-NH3+基团与高岭土表面的兰S—O一(S为Si或AI)基团之间的氢键作用是吸附的主要驱动力，而强酸性溶液中，兰S．O’基团的质子化，以及碱性溶液中-NH3+向小『H2的转化，是导致吸附量下降的主要原因。ln-situDRIFT结果表明，在l10-1600C温区，有明显的线式二肽形成；随着温度

3、升高至2100C时，二肽进一步脱水，形成环化缩合产物哌嗪二酮(DKP)。没有检测到硅酯类或铝酯类中间体的特征峰，反应可能按氢键促进下的自缩合机理进行，高岭土的存在使缩合反应温度明显降低。(2)甘氨酸在蒙脱土上的吸附曲线不符合Langmuir模型。pH值越低，甘氨酸在蒙脱土上的吸附量越大。在强酸性溶液中，整个甘氨酸阳离子与蒙脱土中的Na+发生阳离子交换，进入蒙脱土的层问，使得吸附量增大；而在弱酸或碱性溶液中，甘氨酸以两性离子或阴离子形式存在，使得阳离子交换性能下降，并且．COO。与蒙脱土表面的--S．O。(S为Si或A1)基团产生静电排斥，在此

4、情况下，甘氨酸在蒙脱土上的吸附量大大下降。高吸附量时，甘氨酸发生了多层吸附，由于蒙脱土的诱导作用使氢键重构，使仅．甘氨酸转化为P甘氨酸：TG／DTA显示蒙脱土能够明显降低甘氨酸热缩合反应温度，负载量越低，反应温度越低，蒙脱土的催化作用越明显。ln-situDRIFT结果表明，温度在160℃左右时，两个甘氨酸分子脱水生成哌嗪二酮(DKP)，整个反应中没有检测到线式的二聚体。也没有检测到硅酯类或铝酯类中间体的特征峰。关键词：甘氨酸，高岭土，蒙脱土，吸附，热缩合，甘氨酸二肽，哌嗪二酮(DKP)AbstractAseriesofadsorptione

5、xperimentsofglycineonkaoliniteandmontmorillonitewereperformedinaqueoussolutionatdifferentinitialconcentrationsandpHvalues(acidic／netural／basic)．Thesamplesweredriedatroomtemperture，andthencharacterizedbyseveraltechniquesofXRD、TG／DTA、FT．IR、DRIFTandin-siuDRIFT．(1)Theresultsoft

6、headsorptionexperimentsofglycineonkaoliniteindicatethattheweaklyacidicsolutionfavorstheadsorptionmost，andgivesthelargestadsorptionamount；however，theadsorptionisothermdoesnotmeettheLangmuirmodel．FT．IRresultsshowthatinthestronglyacidic、weaklyacidicandbasicsolutions．theglycine

7、existsintheformofcation、zwiRefionandanion，respectively．Intheweaklyacidicsolution，thehydrogenbondinteractionbetween．NH3+and-S—o．groupsshouldbethedrivingforceoftheadsorption，thehydroxylationof-S—O‘groupins打onglyacidicsolutionandtheconversionof-NH3+to-NH2inthebasicsolutionargt

8、hemainreasonforthedecreaseofadsorptionamount．Thein-situDRIFTresultsrevealthattheli