F127+TMOS新型金属离子吸附剂硅胶湿凝胶制备研究(4)

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黄进[35]报道了用后嫁接法和共缩聚法利制备水杨醛Schiff base功能化介孔硅基吸附材料SA-SBA-15，后嫁接法合成的SA-SBA-15与共缩聚法制备合成的对铜离子的吸附量分别为60.0mg/g和20.4mg/g，后嫁接法吸附量更大。采用后嫁接法得到8-羟基喹啉Schiff base功能化介孔硅基吸附剂S-SBA-15与其他吸附材料相比可以更好地选择性去除金属离子。

邓绍新[36]将十二烷基肌氨酸钠与盐酸、硅烷偶联剂、正硅酸乙酯混合搅拌，经搅拌、离心等处理后通过乙醇/乙醇胺溶液在萃取除去表面活性剂，得到三种多胺功能化的介孔二氧化硅材料AMS-ex、DAMS-ex、TAMS-ex。这三种氨基功能化的介孔二氧化硅材料对Pb2+的吸附性能分别可达到90%、95%、97%。

陈琳琳[37]采用浸渍法和嫁接/浸渍两步法制备了TEPA、TEPA/APTS改性的MSG吸附剂，并采用酸活化和草酸、碳酸按、尿素高温焙烧活化两种方法对MSG进行扩孔改性，发现利用该方法制备的产品对CO2的吸附能力有所提高。由此可得，介孔二氧化硅除了应用于废水中金属离子的吸附，还可用于二氧化碳等无机物质的吸附。

除此之外，介孔二氧化硅被应用于生物、医药领域也有相关报道。李娜[38]引入动态模板机理，以阴离子聚电解质聚丙烯酸(PAA)和阳离子表面活性剂氯代十六烷基吡啶(CPC)在碱性条件下制备了具有多级孔结构的SBA-1单晶颗粒，有效地提升了溶菌酶和牛血清白蛋白的固载性。因生物酶、生物蛋白质等材料可以负载金属离子，因此使用此类生物材料负载金属离子进行吸附也具有理论可行性。

王祎帆[39]选用P123作为模板剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷和TMOS作为硅源，在中性、室温的环境下合成具有氨基功能化的大孔径介孔二氧化硅纳米粒子，不仅可以作为生物医药品的良好纳米载体，也可以作为合成复杂多孔结构纳米粒子的基础。

Stober等人在水、醇、胺和有机硅的体系中合成出了单分散二氧化硅小球，郑杨[40]利用溶胶-凝胶工艺，参考“模板效应”使用模板剂表面活性剂超分子液晶，通过无机阴离子和有机阳离子相互作用自组装形成介孔二氧化硅，该方法对牛血清白蛋白和辣根过氧化物酶的生物吸附性能较好。

孙亚娟[41]采用正硅酸乙酯(TEOS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分别作为硅源和模板剂，在弱碱条件下水解合成介孔二氧化硅材料，经进一步处理得到形貌规整、分散性良好的介孔二氧化硅纳米棒，发现可被人肺癌细胞摄取而进入细胞，对癌症治理起到了良好效果。

1.2.6 有关二氧化硅的吸附机理

二氧化硅和硅酸盐均呈现正四面体形，其中硅原子位于结构中心。在电负性方面，二氧化硅中的硅原子比氧原子小，因此在硅原子附近负电荷比氧原子更多，使得溶液中的金属离子容易被吸收。

邓绍新[36]认为经过多胺功能化的介孔二氧化硅表面大量的季铵基与金属前驱体之间的相互作用能够实现快速吸附以及可以保证金属纳米粒子能够均匀分散并且粒子大小均一。此外，通过预先设定金属前驱体的量，可以控制金属粒子的负载量，并在一定范围内都能被吸附在多胺功能化二氧化硅载体上。

1.3 本课题主要研究思路及研究内容

研究思路：二氧化硅中的硅氧负离子能吸附金属离子，考虑到与之相连的硅原子电负性较小，导致了硅羟基的电子都集中在氧原子上，进而导致负电荷密度变大，使得溶液中的金属阳离子更易被吸收。因此本论文通过硅胶湿凝胶的制备探究其在不同制备条件下和初始溶液浓度条件下的吸附容量。

研究内容：以Pluronic F127（聚乙二醇-聚丙二醇前段聚合物）、醋酸溶液、正硅酸甲酯(TMOS)为原料，经剧烈搅拌、烘烤等方法在不同时长低温合成条件下制备硅胶湿凝胶。随后配制不同初始浓度的氯化钠溶液，通过电导率测定最佳吸附的氯化钠浓度以此得到最佳吸附条件，用氯化钠、氯化钙、氯化铜、氯化铁四种溶液进行吸附容量测定，并探究使用重蒸与否的TMOS的硅胶湿凝胶的不同吸附效果。