[發(fā)明專利]一種有機?無機雜化的光響應(yīng)吸附劑、制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510011814.X
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104587968B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉勤;朱競;孫林兵;劉定華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司32102
• 代理人: 郭百濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種吸附劑、制備方法及其應(yīng)用，更具體的說涉及一種有機-無機雜化的光響應(yīng)吸附劑、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，有機-無機雜化的多孔材料吸引了很多科研工作者的興趣，因其將具有優(yōu)良物理性能的無機多孔材料與具有一定理化特性的官能團相結(jié)合，制備出對光、溫度、磁場或者pH等外界刺激具有特殊響應(yīng)的新材料，可在藥物釋放、吸附分離、環(huán)境監(jiān)測及催化反應(yīng)等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。

硅基介孔分子篩具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)，孔徑分布均一并連續(xù)可調(diào)，具有較大的比表面積和良好的水熱穩(wěn)定性，且孔壁上豐富的硅羥基易于對其進行改性，有望應(yīng)用于石油化工中大分子的吸附、分離和催化等領(lǐng)域。其較大的比表面和孔容雖突破了傳統(tǒng)微孔分子篩在吸附容量方面的局限，但較大的孔徑勢必會削弱其對小分子的位阻效應(yīng)，不利于部分選擇性吸附分離體系。

因此，將介孔分子篩作為無機多孔材料載體，通過具有智能響應(yīng)性的有機官能團對分子篩進行改性，構(gòu)筑開關(guān)可控的“分子門”，經(jīng)外界刺激引發(fā)有機官能團單體性質(zhì)發(fā)生改變，從而調(diào)節(jié)分子篩直徑，最終可以制備用于吸附分離的智能光響應(yīng)吸附劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種有機-無機雜化的光響應(yīng)吸附劑，通過有機官能團在特定波長的紫外光照射下發(fā)生可逆的分子間二聚和裂解反應(yīng)，改變分子篩孔口直徑。

本發(fā)明還提供該有機-無機雜化的光響應(yīng)吸附劑制備方法，該方法通過紫外光的照射調(diào)節(jié)分子篩孔口直徑，實現(xiàn)對不同尺寸吸附質(zhì)的選擇性吸附。同時還提供其在吸附染料中的應(yīng)用。

本發(fā)明的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明的有機-無機雜化的光響應(yīng)吸附劑，是在吸附劑載體上嫁接了具有光響應(yīng)性有機官能團的有機物，該有機物含官能團α，β-不飽和酮，能在紫外光照射下發(fā)生二聚反應(yīng)并具有以下式A、B或C的結(jié)構(gòu)：

本發(fā)明上述的有機-無機雜化的光響應(yīng)吸附劑，其進一步的技術(shù)方案是所述的載體為介孔分子篩MCM-41、SBA-15。介孔分子篩MCM-41、SBA-15是通過硅源正硅酸四乙酯(TEOS)水解，應(yīng)分別以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、EO₂₀PO₇₀EO₂₀(P123)為模板劑合成的六方介孔分子篩，模板劑以酸性醇溶液萃取去除。

本發(fā)明上述的有機-無機雜化的光響應(yīng)吸附劑，其進一步的技術(shù)方案還可以是所述的有機物的質(zhì)量占介孔分子篩質(zhì)量的2～10％。

本發(fā)明上述的有機-無機雜化的光響應(yīng)吸附劑的制備方法，其是以介孔分子篩為載體，以含官能團α，β-不飽和酮的有機物為改性劑，制備光響應(yīng)吸附劑。

本發(fā)明上述的制備方法，其進一步的技術(shù)方案是包括以下步驟：

(1)制備介孔分子篩MCM-41、SBA-15；

(2)在保留模板劑的基礎(chǔ)上，將介孔分子篩和有機物溶于溶劑中攪拌，反應(yīng)溫度25～80℃，反應(yīng)時間為10min～4h，將有機官能團嫁接到介孔分子篩上，其中所述的有機物的質(zhì)量占介孔分子篩質(zhì)量的2～10％；

(3)經(jīng)含鹽酸的酸性醇溶液萃取去除模板劑，鹽酸濃度為0.5～5mol/L，80℃干燥12～24h；

(4)以波長>310nm的紫外光照射分子篩，致使有機官能團單體發(fā)生二聚反應(yīng)，得到光響應(yīng)吸附劑。

本發(fā)明上述的制備方法中，其進一步的技術(shù)方案是所述的溶劑為正己烷。

本發(fā)明上述的光響應(yīng)吸附劑在吸附染料中的應(yīng)用，其是以具有不同尺寸的染料分子為吸附質(zhì)模型靜態(tài)吸附，步驟為：將20～100mg吸附劑分散于染料的水溶液中，染料水溶液濃度為10～50mg/L，靜態(tài)吸附30～300min。優(yōu)選地，所述的染料為亞甲基藍或亮藍G250。

介孔分子篩MCM-41、SBA-15是通過硅源正硅酸四乙酯(TEOS)水解，應(yīng)分別以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、EO₂₀PO₇₀EO₂₀(P123)為模板劑合成的六方介孔分子篩，模板劑以酸性醇溶液萃取去除。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下有益效果：

通過紫外光的照射調(diào)節(jié)分子篩孔口直徑，實現(xiàn)對不同尺寸吸附質(zhì)分子的選擇性吸附，既能保留硅基介孔分子篩較大比表面積、較大的孔徑和孔體積等優(yōu)勢，又能克服其因孔徑較大造成的吸附選擇性下降的問題。

具體實施方式

下面的實施例將對本發(fā)明予以進一步的說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不限于此。