人工合成吸附劑的介紹

1、人工合成吸附劑的介紹泉據(jù)國際純悴和應(yīng)用化學(xué)我件會（IIJPAC）的定叉*芬孔材Hfpuruusmatenul）町分為盎扎材科*介孔材斜和大扎材*I*扎ff5（）nm的孔為人扎（Encroporr）.孔2nrn的孔為徴孔（micropurt）.孔輕介丁2nm-SOrun的孔為杵孔（ine$opure）rH1992軒芙國Mabd公司的Beck及Krcsgc零人首次在Nature.雜忠上握誰/棗Si/Si-AlJ的介禮物質(zhì)M4IS以來，嵐后的SBA-n系列、MSU系列.MAS系列、JLU系列、曰涮軋FSM-16祁引宓了人冊的極大黃注-b)c)b)c)RJt-1tvPHS介JLIUUS構(gòu)示叢團<

2、aAZ-IBMCM41b.hfnMCM-4R.e.EttMCMSO)Figl-tEtnicTurmofmnoporousMOSmaimals仲孔材料的結(jié)構(gòu)和性能介于無定形無機多孔材料（如無定性薙鋁朝鹽）和具口晶體皓構(gòu)前無機英扎材H（如沸石分子篩'之閭其右耍特征為：（1）H有高堆有紓的扎道去占構(gòu)；（2）扎栓分布窄*H舉I3-30nmZ（iiJ町以調(diào)節(jié)1（3蚌過優(yōu)化合成條件戦后處理.貝有恨好的揺穗定性和-定的水熱穩(wěn)定性；4）奇比豪面積*高扎嘛平槪荊；（5）具春規(guī)期畀垠，且窄微狀尺度內(nèi)傑持囪度的孔道右序ft:“）廣泛的應(yīng)用麗杲，如大分徙化、吸駙，生物屍功能持料領(lǐng)城°141.1有序介

3、孔材料的分類釘序介孔材料按照化常組成分類+-股可分為砒築3iicab3）栢非硅組戒nonsiheatedcomposition）介扎材*1曲大貴*有序介孔材料骨聚的化學(xué)紐成井不僅限于純筑化砒，莊可以足硅鋁醸盤、磧釀鹽、過滾金矚氧化物.有序介孔材科骨架的化學(xué)殂咸井不只礙純氧化硅還可議是硅甜譴鹽、嬉檢鹽*過血金風(fēng)輒化物、總至是nAV放半好體另外還町以通過捋雜的辦法莊骨製中引入臥ThFt、Mn.Ga.7、Zr、Co.m$零離子以獲鞫某種物珅或化學(xué)性臥可見有序介n材制的化學(xué)細成具冇筆n性、印控性的特點.有宇介扎硅材艸一般分為二大斃第一類是由Mobil公司合成的M4IS系列.包括六方相的MCM-4U立方

4、相的MCM+3和層狀結(jié)構(gòu)的MCM-50.第二類是由PimuvaiaiK題組衣".岀合成出了介孔傘硅分子諦HMS系列利MSU系列分子簡.這兩類分子帥屬非品態(tài).且其孔徑分布單一孔壁較片.因而有較島的熱楞定性。而其較短的中孔比一維孔道結(jié)構(gòu)的MCM-41或SBA型分子篩貝有更優(yōu)越的擴散性能.第三類為趙東元和Stucky等采用三阪段共聚物作為有機結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑SBA系列，其介孔孔徑可以在550nm范圉內(nèi)變化，且孔壁較厚（典型的在3-9nm）,因此使得該材料貝有更高的熱和水熱穩(wěn)定性并且梵中的模板劑可遇過焰燒或洛劑翠取脫除.且焙燒溫度耍比MCM41低得多.廠伽MCM,tXU氧化硅基<氧化硅基&l

5、t;處事親3.ThF.Cu、廠聖取代、NM?)|奈teuutb艷奈teuutb艷衣面細含型奇機一過授金倉札化歿h氛化仇訊化Wttt.氧化迅非硅基'JUfiRK磅業(yè)，住酸認磅抽首鳩菲氧化物v碩at化合你sits介孔取CMKs（md2345）圖12介孔材M的分類Fig1-2cl3sU6cat>onofmeM）porousmaterials有序介孔材料的合成方法目前合成介孔分子篩主菱采用水熱合成法，宣溫合成、融波合成.濕膠焙燒法、相轉(zhuǎn)變法及在非水體系中合成也有少量報道.水熱合成的一股過程為：（I）生咸比較柔順、松散的表面活性劑和無機物種的復(fù)合產(chǎn)物；（2）水熱處理提高無機物種的縮聚程度.

6、提髙交合產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的艷定性，（3培燒或溶劑獨提除抻復(fù)合產(chǎn)物中的表面活性劑后得到類似液晶結(jié)構(gòu)的無機多孔骨架，即介孔分子篩.在其合成過程中涉及到眾多的物理化學(xué)過程.如從農(nóng)面活性劑的角度涉及到膠束、液品、乳狀液、微乳或賽舸尊不冋相亦的形成過程：從無機物種來考患.涉及到涪膠一凝膠過程、配位化學(xué)'無機物種的不同化學(xué)狀態(tài)的熱力學(xué)分布刖無機物種的縮聚動力學(xué)竽；而界血紐裝過程則涉及到兩相在界面的組裝作用力（如靜電作用.氫鍵或范徳華力.配位鍵等）.且最終的兩相組裝結(jié)構(gòu)將是熱力學(xué)和兒何因素兩肴為有利的結(jié)果.上述各因索彼此關(guān)聯(lián)，使得合成過程中的每一個步饕都可能對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生彫響如起始凝膠中表面活性劑和

7、址腹鹽之何的摩爾比.水熱仗應(yīng)過程中的參量（如城度、溫度、離子強盛和時間爭），模板劑的不網(wǎng)除去方式（如焙燒或溶劑抽提），選用不同的宙源等，從而便介孔分子篩的合成統(tǒng)律復(fù)雜.增加了對其合成機理研究的琳度.但不管采用何種方法，其目的都足利用冇機分子表面活性劑作為根板劑，與無機澹（無機單體或齊聚物）相互作用發(fā)生反應(yīng)，通過某種協(xié)同作用或自組裝方式形成由無機離子聚集體包寰的戲則有序的膠束組裝體通過鍛燒或萃取的方式除去有機導(dǎo)向劑.保留無機骨架以獲得規(guī)則有序的介孔結(jié)構(gòu)其合成過程可以分為以下兩個階段：<1）先驅(qū)物有機/無機液晶相的生成.利用具臺雙親性質(zhì)（兩瑞分別含有親水和疏水基團）的表面活件劑有機分子與可聚

8、合無機單體分子或齊聚物（無機源）一定壞境下門組織生成有機物與無機物的液晶織態(tài)結(jié)枸相，井且此結(jié)枸相貝有納米尺勺的品格常數(shù).（2）介孔的生成。利用菇溫?zé)崽幚砘蚧瘜W(xué)方法除去有機茨面活竹劑.所留卜的空何即構(gòu)成介孔孔逋.介孔材料的制備制備介孔材料的方法大致有涪膠凝膠沐.水熱合成法.微波合成法、相轉(zhuǎn)變法和沉淀法等.但目前應(yīng)用最多的是溶膠凝膠法和水熱合成法"L（丨）溶膠段膠法：以不同類型的模板和（如表而活性劑）所形成的超分子白聚體為模板，通過洛膠.凝膠過程，在無機物與有機物Z間的界面定向引導(dǎo)作用卜自組裝成介孔材料.根據(jù)棋板不冋可分為；衣面活性劑根板、嵌段共聚物棋板和右從小分子模板零.RyooR&q

9、uot;）等利用陽離子表面活性劑烷基三甲基滾化快CnTAB為模板刑合成岀介扎材料.并發(fā)現(xiàn)表曲活性劑的5K鏈長度對合成產(chǎn)物與孔徑有影響.Zhao2切竽利用嵌段共聚物PEOPPO-PEO制備出孔徑可調(diào)R形令可控的介孔材料.1992年Mobil公司的Kresge和Beck等首次以表面活性劑為模板.合成了有序介孔氧化硅材料MCM-41（MobileCompositionMalerial41嚴化它具有孔ifi-tt均勻穩(wěn)定.呈六方有庠推列.孔涇大小可調(diào).同時.介孔分子爲具有很大的比表面枳和吸附在吸附及催化等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用（絢薛韓玲I等利用室溫晶化法合成出MCM-4I介孔分子篩，并以仕酸丁商為前驅(qū)體.

10、通過溶膠就膠法及液相沉枳法對介孔分子篩MCM-41進行納XTiO2的組裝，發(fā)現(xiàn)T102與MCM-41端幕硅氧鍵反應(yīng)形成TiQSi沐納米TS02不僅進入孔道.較均勻地修飾了介孔分子篩MCM-4I的孔慎而且使介孔分子MCM-41仍保持冇序的孔道結(jié)構(gòu).<2）水熱法：水煥合成法閒關(guān)溫高壓下在水（水涪液）或諸劑、戲汽尊流體中進行合成反應(yīng)，常與其他合成技術(shù)相結(jié)合.萬顆等【刖以CTAB和CTAOH為共按板合成出MCM4閉zunoN等用水熱合成法合成了介孔駅磷氧化物材料.并可通過改變pH值用制產(chǎn)物的形炊。Yang"瞬用統(tǒng)酸去處了棋板片使汛化物水解血得到疑基功能化SBA-1514.1.4<

11、機無機朵化介孔材料將有機物和無機物的性質(zhì)通過構(gòu)筑單一材料菸合到一起受到了材料科學(xué)涼的唾視，因為這個可以將功能眾多的有機化學(xué)與熱穩(wěn)定性較強的無機物結(jié)合在一起.用冇機基團改性多孔材料的目的莊干.不對已有優(yōu)良性質(zhì)造成不利影響的伯況下，擴大其性質(zhì)的范田。改變無機物質(zhì)表面的性質(zhì)：親水性，極性.介孔分子篩骨架二氧化硅的性能遠遠不能滿足需求，因此，化學(xué)修怖的功能性介孔分子篩的硏究毎到重視，待別是通過農(nóng)面功能化謝備無機一有機雜化介孔軟化硅林料成為功能材料研究領(lǐng)域的卩熱點。此外，介孔氧化硅材料因其性質(zhì)稔定、化學(xué)惰性、可調(diào)節(jié)的規(guī)則納*孔道而成為納米品體的優(yōu)艮找體。合成基于自機硅的雜化材料主要自以下三種途徑：（1后

12、嫁接法，也稱接枝法.是先制備介孔駅化硅之后通過帶有機基團R的硅烷與其介孔氣化硅表面進行用呈反應(yīng).在其表曲接枝上右機基團從而徇到.<2）共縮聚法，叩在介孔氧化硅制備的過程中.在摸版劑的作用幾硅源（席用的是正硅酸乙鬲TEOS）與含有特定由機基團的硅源何時加】入.步直接合成有機功能化的介孔氧化硅。相較丁接枚法.共縮聚法的穩(wěn)定性更高；（3）PMOs法：將有機基團以橋鍵的形式添加到孔總中有機功能化的介孔氧化硅的種類(I)緘性從團功能化3膠丙基三甲(乙筑基硅烷2NCH2CH2CH2Si(OCH3)j)ft種常見的住機Itt性幕團功能化試劑它于1996年首先被Macquarrie等(刻以共縮聚注將般基

13、引入介孔氧化硅Wang等"”以3甲胺基丙基三甲氧凰硅tc(3-(methylainino)propyijtnmethoxysilanc)共縮聚合成了甲胺展功能化的SBA-15.2筑基功能化；Feng等他酋次爪道了以3鴉基三甲氧基硅烷(3-macaptopropyltrimcthoxysilanc.HSCHCHaCHjSiCOCHj)*MPTMS)為有機功能化試剤.用接枝法將SH連接于介孔軟化硅材料上。其后Mann叫Mercier和Pmnavaia,5W3Ud叫Walcarius1651.丫鯽嚴)和恥戶)等研究小姐相繼報道了通過共縮聚或接枝的方法將SH引入劉MCM-4KSBA-15.M

14、SU、HMS上Ecrcz-Qiuntanilla等還以共縮聚法和接枝法兩種路線將2.筑基笨并噬咋(2-mercaptobenzothiazol)親核収代聯(lián)接到減丙從冷飾的MCM-41和SBA-I5：楊啟華等")合成了筑基功能化的乙烷橋後的PMOs,材料只右髙機械袍定性和水熱穩(wěn)定性，且SH在孔迫內(nèi)均勻分布.是種良好的堪金屬離子吸附刑.(3) 酸性基團功能化：介孔分了篩碳酸爍功能化的研宜開始于1998年.Jacobs等和Stein等冋以后軋化的方式在MCM-I1和HMS中成功引入了強酸性屣團SO)H。他們采用共縮聚或接枝的方法酋先通過3銘丙堪三甲氧基硅烷-SH聯(lián)接到孔壁表面.然后再用HO

15、梅SH軟化成SOiH.2000年，Stucky73J和Mdcro等I列以原位氧化的方式合成了磺駿基功能化的介孔氧化硅，相比后氣化路線合成的功能化介孔氧化旺.其具有更商的長程有序性楊2華字M合成骨架中含有不同有機基團(GHv.CFS)的碳酸歩功能化的PMg材料的最高酸蜀可達l.72mmolH7&用丁似化丙IW與苯酚共聚成雙酚A的反應(yīng)催化結(jié)衆(zhòng)表明骨架中有機基團的類型對其處化件能有很大的彭響.(4) 矩墓功能化:1996年次共縮聚合成了苯基和烷基功能化的介仇材科Lebeau用止內(nèi)垠.乙¥1堆吐烷(npropyltncthoxy$ilanc,PTES)為功能化試刑，用接枝和共縮聚法合

16、成riF內(nèi)單功能化的MCM41和MCM4乩農(nóng)業(yè)廢棄物整理1農(nóng)業(yè)廢棄物介紹農(nóng)業(yè)廢棄物足播在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過稈中.未技利用而丟奔的有機類的協(xié)質(zhì)。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)廢棄物的產(chǎn)生51是極氏人的。放空見的農(nóng)業(yè)廢棄物一般是農(nóng)作物秸桿和甘蔗渣等，而現(xiàn)在處理農(nóng)業(yè)廢棄物的方法一般是丸搜邇田焚燒.把未經(jīng)覽制堺熟的農(nóng)業(yè)廢棄物宜接還田.它們金在土壤中分解.會產(chǎn)生大Kt的亞於酸根、有機酸、砍化氫、氨等育害物質(zhì)，対土地的厲期利用造成不利彬響：關(guān)燒農(nóng)業(yè)廢棄物.這不僅肥效不需，容易流失.而且浪費了人盤的熱能，炎燒還可能產(chǎn)生一氧化確、二氧化碗、二氣化硫等氣體，-魚化碾冇奇，不利J我們的壞境.二氧化濮是溫室氣體.大量排放會加劇地

17、球的縊室效應(yīng).二氧化篠剤可能會適成“酸陽"不利于人類生產(chǎn)生活.甘莊渣甘憶海足農(nóng)業(yè)廢棄物中甘便洽是甘窸紆堿碎和提取匱汁后的甘疊莖的纖維性找滋，是制勧工業(yè)的主嬰團產(chǎn)詁，為可再生資源.毎生產(chǎn)出It的直舗就會產(chǎn)生約1（的莊渣甘產(chǎn)濟的成分中主要成分是纖堆素（32%48%和木質(zhì)素（23%-32%.還有半纖聲素（19%24%）和灰分（約4%）I叫現(xiàn)乞廿蔗渣廣泛應(yīng)用于造紙、環(huán)保包裝材料發(fā)電、離子交換刑、水解發(fā)酵乙醇.制取木抽和制備活性炭.微品纖維索等領(lǐng)域.fflM木質(zhì)來的基4結(jié)構(gòu)山纖維索和木質(zhì)素的基本結(jié)構(gòu)町以若出，纖給索大分子金重復(fù)的簡£糖基壞內(nèi)都含有3個鬼基(-OH),木質(zhì)素分子內(nèi)含何多

18、個功能團.但同樣也含有絞多的繪總.這對它們的化學(xué)和物理反應(yīng)的性質(zhì)起到了決定的影啊.現(xiàn)在最經(jīng)常便用物理或化學(xué)方祛對檢物紅維進行攻性浚處理。通過備種物理或者化學(xué)方法対其逬行改性使其部分生成銃水的具有流動性的I極性化學(xué)目能從而來降低與疏水聚合物間的斤相持斥作用.達到捉高界面相容性的目的(1) 化學(xué)預(yù)處理方法：化學(xué)方法-般為我面核枝法、界面耦合祛、乙M化處理法和低溫導(dǎo)離子處理法。衣曲接枝法足一種比較"效的改性方法.在通過自由基弓友乙烯基單體的耒合時發(fā)生按枚共聚對以任復(fù)合麗或艾合時対植物纖維進行接枝.界面耦合法是使用耦聯(lián)劑與柚物纖維反應(yīng)形成共價鍵，以此來改變界面的社合性。楞聯(lián)劑的使用址.與松物纖維顆牠農(nóng)面的股面思度有關(guān)如果曙聯(lián)劑用靈人多，會使得纖緡點明賀孟過多，形成多分子層，逍成界曲結(jié)枸的不均勻性.還有可能與其他集團產(chǎn)生作用，導(dǎo)致材料力學(xué)件呢的降低：如果耦聯(lián)劑用量過少，會使得包覆不完全，琳以形成良好的矚聯(lián)分了圧.町能&不到理想的耦聯(lián)和增容作用。乙醮化處理法廉理E在松物纖維經(jīng)乙絞卅或烯酗處理后.農(nóng)面的脛?wù)贡?quot;極性的乙融基取代而生成幣.將降低纖博的吸濕性和膨脹性.低溫等離子處理法上要是引妃化學(xué)修飾.聚合.白山慕產(chǎn)生以及槍物纖維的結(jié)晶度尊物理變化.(2) 物理預(yù)處