功能高分子的结构构筑及对水中铀的吸脱附过程的研究

发布时间：2017-09-18 08:09

  本文关键词：功能高分子的结构构筑及对水中铀的吸脱附过程的研究

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【摘要】：本实验以镍片作为基体,在镍片表面组装功能高分子复合膜,制备出高分子功能膜螯合吸附电极。首先合成了具有一定导电性的二茂铁改性聚氨酯(PU)预聚体和石墨烯复合PU预聚体,以及聚丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油脂(PAN-GMA)共聚物,并对PAN-GMA进行氨解,通过FT-IR、1H NMR、TGA、DSC对各阶段合成产物进行了表征。依次将KH-550、PU预聚体、PAN-GMA氨解产物自组装到经铬酸处理过的镍片上,然后偕胺肟化制得功能电极。最终制得的功能电极表面带有氨基及偕胺肟基。通过荧光分光光度法测定了功能电极的铀吸附量,并研究了时间、p H、温度对功能电极吸附能力的影响;通过循环伏安法研究了功能电极的电化学行为。(1)合成用于制备二茂铁改性PU预聚体的α-羟乙基二茂铁。α-羟乙基二茂铁是由乙酰基二茂铁经过还原反应制备的,该反应中最佳还原体系为FcCOCH3:CuSO4:Na BH4=1:3:3(摩尔比),在该条件下反应时间为1.5 h,收率达到87%。(2)组装有KH-550的镍片在质量分数为0.3%的二茂铁改性PU预聚体的乙酸乙酯溶液中的自组装最佳时间为15 min,在质量分数为0.3%的石墨烯复合PU预聚体的NMP溶液中的自组装最佳时间为15 min。PAN-GMA氨解产物的自组装最佳时间为10 min。电极在0.01 mol/L的盐酸羟胺溶液中偕胺肟化的最佳时间为50 min。(3)荧光分光光度法测铀酰离子浓度时,荧光增强剂添加量为总体积的2.4%,最佳检测pH为7。功能电极在常温、pH=7的条件下,在1μg/mL的硝酸铀酰溶液中静态吸附的平衡吸附量为1.6 mgU/g吸附剂,平衡吸附时间为8 h。功能电极的最佳吸附pH=6。在20-35℃范围内,吸附温度越高,功能电极的平衡吸附量越大。(4)根据循环伏安法的测试可知,二茂铁改性功能电极、石墨烯复合功能电极在pH=6.8的磷酸缓冲液进行通电脱附时脱附电压为-1.2V。
【关键词】：海水提铀 功能电极 石墨烯 二茂铁 偕胺肟基 吸脱附过程
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ136.2;TQ424
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 符号说明10-11
• 第一章 绪论11-32
• 1.1 海水提铀12-20
• 1.1.1 海水提铀技术的发展历程12-14
• 1.1.2 海水提铀的吸附剂14-19
• 1.1.2.1 有机螯合吸附材料14-18
• 1.1.2.2 无机类吸附剂18-19
• 1.1.3 海水提铀的设备装置19-20
• 1.1.3.1 堆栈式吸附设备系统19
• 1.1.3.2 束编型吸附设备系统19-20
• 1.1.3.3 水泵式吸附设备系统20
• 1.1.4 铀的脱附20
• 1.2 二茂铁20-23
• 1.2.1 二茂铁及其化合物主要应用领域21-23
• 1.2.1.1 特种光学材料领域21
• 1.2.1.2 医用药物领域21-22
• 1.2.1.3 电化学分析研究领域22
• 1.2.1.4 有机化学反应中的催化剂和有机合成的中间体22-23
• 1.2.1.5 导电聚合物领域23
• 1.3 石墨烯23-25
• 1.3.1 石墨烯的结构及特性23-24
• 1.3.2 石墨烯导电复合材料的研究24-25
• 1.4 聚氨酯25-26
• 1.5 超分子自组装薄膜26-27
• 1.5.1 自组装薄膜的制备方法26-27
• 1.5.1.1 LB膜技术26
• 1.5.1.2 化学吸附型自组装技术26-27
• 1.5.1.3 交替沉积技术27
• 1.5.1.4 旋涂技术27
• 1.6 铀离子浓度检测技术27-29
• 1.6.1 仪器中子活化分析法27-28
• 1.6.2 电感耦合等离子体质谱法28
• 1.6.3 荧光分光光度法28-29
• 1.6.4 分光光度法29
• 1.7 循环伏安法对化学电极的表征29-30
• 1.8 本课题研究内容30-32
• 第二章 具有导电性的聚氨酯预聚体的制备32-43
• 2.1 前言32
• 2.2 实验部分32-37
• 2.2.1 实验原料及精制32-33
• 2.2.2 实验和检测仪器33-34
• 2.2.4 合成路线34-37
• 2.2.4.1 乙酰基二茂铁的合成34-35
• 2.2.4.2 α-羟乙基二茂铁的制备35
• 2.2.4.3 三异氰酸酯的合成35
• 2.2.4.4 含有二茂铁基团的二异氰酸酯的合成35-36
• 2.2.4.5 聚氨酯预聚体的合成36-37
• 2.2.4.6 石墨烯与聚氨酯预聚体复合37
• 2.3 结果与讨论37-42
• 2.3.1 乙酰基二茂铁的表征37-39
• 2.3.1.1 乙酰基二茂铁的FTIR表征37-38
• 2.3.1.2 乙酰基二茂铁的1H NMR表征38-39
• 2.3.2 α-羟乙基二茂铁的表征和实验过程分析39-41
• 2.3.2.1 α-羟乙基二茂铁的FTIR表征39
• 2.3.2.2 α-羟乙基二茂铁的1H NMR表征39-40
• 2.3.2.3 还原体系对合成 α-羟乙基二茂铁的影响40-41
• 2.3.3 三异氰酸酯及PU预聚物的FTIR表征41-42
• 2.4 本章小结42-43
• 第三章 吸附剂的合成及功能高分子膜吸附电极的自组装43-58
• 3.1 引言43-44
• 3.2 实验部分44-47
• 3.2.1 实验原料及精制44-45
• 3.2.2 实验和检测仪器45
• 3.2.3 聚丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油脂（PAN-GMA）的合成45-46
• 3.2.4 PAN-GMA的氨解46
• 3.2.5 功能高分子膜吸附电极的自组装46-47
• 3.3 结果与讨论47-57
• 3.3.1 PAN-GMA及衍生物的表征47-49
• 3.3.1.1 PAN-GMA及含偕胺肟基、氨基的聚合物吸附剂FTIR表征47-48
• 3.3.1.2 PAN-GMA的TG表征48-49
• 3.3.1.3 PAN-GMA的DSC表征49
• 3.3.2 功能电极组装过程的研究及表征49-57
• 3.3.2.1 铬酸处理后镍片表面形貌的表征49-50
• 3.3.2.2 KH-550的水解与其在镍片表面的自组装过程表征50-52
• 3.3.2.3 二茂铁改性PU预聚体的自组装过程表征52-53
• 3.3.2.4 石墨烯复合PU预聚体的自组装过程53-54
• 3.3.2.5 PAN-GMA氨解产物的自组装过程表征54-55
• 3.3.2.6 功能电极表面的偕胺肟化过程表征55-57
• 3.4 本章小结57-58
• 第四章 功能电极对海水中铀的吸脱附58-69
• 4.1 引言58
• 4.2 实验部分58-61
• 4.2.1 实验原料及试剂配置58-59
• 4.2.2 实验及测试设备59
• 4.2.3 测试方法59-61
• 4.2.3.1 铀的测定方法59-60
• 4.2.3.2 功能电极对溶液中铀的吸附量的测定60
• 4.2.3.3 电化学测试60-61
• 4.3 结果与讨论61-68
• 4.3.1 荧光激发波长的测定61
• 4.3.2 荧光增强剂最佳用量61-63
• 4.3.3 硝酸铀酰溶液的最佳检测pH63
• 4.3.4 铀标准工作曲线的绘制63-64
• 4.3.5 功能电极对铀的吸附量及影响因素64-66
• 4.3.5.1 吸附时间对铀吸附量的影响64
• 4.3.5.2 溶液pH对铀吸附量的影响64-65
• 4.3.5.3 温度对铀吸附量的影响65-66
• 4.3.6 功能电极吸附铀酰离子后表面形貌的SEM表征66-67
• 4.3.7 伏安曲线分析67-68
• 4.4 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-76
• 致谢76-77
• 攻读学位期间发表的学术论文目录77-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张怡;李轶凡;李洁华;高云龙;谭鸿;王坤杰;李建树;傅强;;含有gemini季铵盐的水性聚氨酯的合成及抗菌性（英文）[J];Science Bulletin;2015年12期

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本文编号：874358