[發(fā)明專利]一種吸附分離有機(jī)分子的三維有序大孔材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110313932.8
• 申請(qǐng)日: 2011-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102500341A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王小梅;王彥寧;張旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/26
• 分類號(hào): B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的技術(shù)方案涉及高分子材料，具體涉及用于吸附水溶液中有機(jī)分子的一種三維有序大孔吸附分離材料。

背景技術(shù)

三維有序大孔材料(3DOM材料，Three-dimensionally?Ordered?Macroporous?Materials)，由于其孔的分布均一有序、孔徑大、比表面積大、孔隙率高，且具有特殊的光子晶體性質(zhì)和尺寸依賴性效應(yīng)，因而在傳感器(Scott?R.W.J.，Yang?S.M.，G.Chabanis，et?al.Tin?Dioxide?Opals?and?Inverted?Opals：Near-Ideal?Microstructures?for?Gas?Sensors.Adv.Mater.，2001，13(19)：1468～1472；Qian?W.P.，Z.Z.Gu，F(xiàn)ujishima?A.，et?al.，Three-Dimensionally?Ordered?Macroporous?Polymer?Materials：An?Approach?for?Biosensor?Applications.Langmuir，2002，18(11)：4526～4529)、光子芯片(Ozin?G.A.，Yang?S.M.，The?Race?for?the?Photonic?Chip：Colloidal?Crystal?Assembly?in?Silicon?Wafer.Adv.Funct.Mater.，2001，11(2)：95～104)、光子帶隙(Photonic?band?gap，PBG)(López?C.Materials?Aspects?of?Photonic?Crystals.Adv.Mater?2003；15(20)：1679～1704)、吸附分離(Schroden?R?C，Al-Daous?M，Sokolov?S，et?al.Hybrid?macropous?materials?for?heavy?metal?ion?adsorption.J?Mater?Chem.，2002，12：3261～3267；李紅玉，鄧景衡，廖菊芳，等.巰基功能化3DOM?TiO₂-SiO₂吸附劑制備及吸附性能研究.中山大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，47(2)：69～73；鄔泉周，何建峰，李玉光.三維有序大孔氨基功能化材料的制備及其對(duì)Cr(VI)的吸附性能.應(yīng)用化學(xué)，2009，26(3)：367～369)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，從而引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者們的極大興趣，成為當(dāng)前材料學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。盡管3DOM材料的比表面積相對(duì)于介孔、微孔材料要小，然而已經(jīng)證實(shí)，這些大孔以及孔與孔之間相互連通而排列有序的開(kāi)孔結(jié)構(gòu)，有利于有利于物質(zhì)從各個(gè)方向進(jìn)入孔內(nèi)，降低物質(zhì)擴(kuò)散阻力，為物質(zhì)的擴(kuò)散提供最佳流速及更高的效率。例如，Schroden等(Schroden?R?C，Al-Daous?M，Sokolov?S，et?al.Hybrid?macropous?materials?for?heavy?metal?ion?adsorption.J?Mater?Chem.，2002，12：3261～3267)，在3DOM二氧化鈦和二氧化鋯的孔壁引入了巰基基團(tuán)，合成了孔徑分別為300nm和480nm的巰基-金屬氧化物大孔材料。該3DOM材料雖然較介孔材料具有較小的比表面積，但其孔徑較大，大孔排列有序，且孔與孔之間有窗口相互連通，從而使溶液更容易的滲入其中，故其可有效的應(yīng)用于溶液中重金屬離子的吸附，且吸附量較高，是一種很有應(yīng)用前景的廢水清潔吸附劑。實(shí)驗(yàn)表明：該3DOM材料對(duì)Hg²⁺離子的吸附能力為0.33～1.41mmol/g，對(duì)Pb²⁺離子的吸附能力為0.27～1.24mmol/g。經(jīng)HCl處理，可再生，再生后的負(fù)載量可達(dá)到原吸附能力的2/3。李紅玉等(李紅玉，鄧景衡，廖菊芳，等.巰基功能化3DOM?TiO₂-SiO₂吸附劑制備及吸附性能研究.中山大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，47(2)：69～73)采用膠晶板法，以聚苯乙烯膠晶為膜板，鈦酸丁酯和3-巰基-丙基2三甲氧基硅烷為前驅(qū)物一步共聚縮合，制備了孔徑為410nm的巰基功能化的3DOM?TiO₂-SiO₂有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料。SEM、EDS和FTIR測(cè)試表明，適當(dāng)控制前驅(qū)物比例，可以制得高度有序的巰基功能化三維大孔材料。對(duì)重金屬汞離子的吸附容量、吸附動(dòng)力學(xué)等測(cè)試表明，這種新型材料對(duì)汞離子吸附容量高，達(dá)到吸附平衡較快，吸附行為符合Freundlich方程。然而，迄今為止，將三維有序大孔材料應(yīng)用在吸附分離僅僅限于利用有序大孔無(wú)機(jī)材料。