新型纸基分离材料的研究.pdf

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1、分类号——’学校代码!Q5垒2密级学号—200812—020048新型纸基分离材料的研究Study0nnewtyDeofPaperbased一n一seDarationmaterial』■●l研究生姓名指导教师姓名、职称学科专业研究方向周聪陈波教授药物分析学现代色谱分离分析湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一一年五月摘要＼删嗍纸具有制备工艺成熟、成本低、使用后可回收，不造成环境污染等特点，近年来以纸作为基底材料进行化学修饰的研究已成为一个热点。本文以实验室常用的滤纸作为基底材料，用溶胶．凝胶法制备的二氧化硅纳米粒子及硅烷化试剂对其进行改性修饰，制备出了新型纸基分离材料；以罗丹明B、苏丹红I、

2、苏丹红Ⅳ为模型化合物研究了该材料的色谱分离特性；利用所建立的修饰方法制备了超疏水滤纸，优化了制备条件，并对其稳定性和油水分离能力进行了测试；本文还利用这种超疏水材料对均相混合体系的表面自由能变化进行了研究。本文主要做了以下工作：1．利用溶胶．凝胶法制备粒径可控的纳米粒子并将其修饰到滤纸上，再进行硅烷化修饰，屏蔽掉硅羟基。这种改性滤纸对三种色素分离效果的改善很明显，可将罗丹明B，苏丹红I，苏丹红IV完全分开。实验表明在同等展开条件下，纳米粒子越小，烷基碳链越长，硅烷化效果越完全，色素斑点越集中，分离效果越好，其保留行为与反相液相色谱相似。2．将纳米粒子进行硅烷化改性，再将其修饰到滤纸上，制备出

3、了静态水接触角>150。的超疏水滤纸，通过对纳米粒子粒径和碳链长短的考察发现：纳米粒子粒径约30nm左右、修饰纳米粒子的碳链越短，滤纸的疏水性最好。用扫描电镜对超疏水滤纸的表面形貌进行r表征后发现二氧化硅纳米粒子在滤纸纤维表面形成了一层包裹层，即纳米级粗糙结构，这种结构对滤纸的疏水性具有关键作用。3．对制备的超疏水滤纸进行了稳定性考察，发现其在酸性、中性水溶液以及有机溶剂中稳定性高、碱性水溶液稳定性差。通过对超疏水滤纸的油水分离性能进行考察，发现其能高度选择性的吸除水面上的甲苯，并对有机溶剂有良好的透过性，这些特性使得该滤纸能高效的滤除油水乳液中的水分，提示该材料在油水分离方面具有良好的应用

4、前景。此外，通过对水．有机溶剂均相体系进行研究，发现其对乙醇．水混合溶液的分离亦有一定效果，并对乙腈．水体系的表面自由能变化进行了初步研究。关键词：纸色谱；色素；二氧化硅纳米粒子；溶胶凝胶法；硅烷化；超疏水IIAbstractPaper,akindofinexpensive，easilyprepared，andeasilyrecoverablesubstance，hasbecomeahotspotintheresearchfieldofsurfacemodificationinrecentyears．Inthisthesiswechoosefilterpaperwhichcanbeeasil

5、yavailableinlabasasubstance．Thetechniqueofsol-geltoprepareSi02nano-particleisusedandcombinedwithsilylationreagents．Filterpaperismodifiedtopreparethenewtypeofpaper-basedseparationmaterial．BasedonthemodelcompoundsrhodamineB，SudanI，andSudanIV,theirchromatographicresolutionsonthemodifiedfilterpaper,and

6、theconditionstopreparethesuper-hydrophobicfilterpaperwereinvestigated．Thestabilityandtheoil-waterseparationbehaviorsofthepreparedsuper-hydrophobicfilterpaperaretested．Thesurfacefreeenergyofhomogeneousmixturesolutionwasalsobeingstudied．Thestudiesinthisthesisaresummarizedasfollows：1．ThetechniqueofSol

7、-gelisusedtopreparesize—controllablenano-particlewhichismodifiedtofilterpaper．Silanizationisusedtoscreenthesilan01．Thismodifiedfilterpaperimprovestheeffecienciesofseparation．Thestudydemonstratesthatunderthe