氨基酸衍生物超分子凝胶的构筑及应用研究

发布时间：2020-04-20 16:44

【摘要】：在日益严重的水污染中,重金属污染对环境和人体危害最大,性质最恶劣。因此,对重金属污染的治理成为当前迫切需要解决的课题。超分子凝胶具有三维网状结构,易于吸附重金属离子、可再生利用、廉价易得等优点,在处理重金属废水方面具有良好的应用价值。而氨基酸既是生命体系所必需的蛋白质基本组成单元,无毒无害,又是构筑超分子凝胶的良好因子,制备氨基酸衍生物超分子凝胶对重金属吸附具有一定的现实意义。本论文设计合成一系列氨基酸衍生物,通过超声构筑超分子凝胶,在此基础上对凝胶吸附Pb~(2+)的性质进行了初步的探讨。具体内容如下:1.氨基酸衍生物超分子凝胶的构筑及吸附Pb~(2+)的应用利用L-缬氨酸、L-天冬氨酸、L-色氨酸与3,4,9,10-傒四二亚酰胺(PTCDA)分子缩合,制备氨基酸衍生物,并通过超声形成超分子自组装超分子凝胶VP(L-缬氨酸衍生物凝胶)、AP(L-天冬氨酸衍生物凝胶)、TP(L-色氨酸衍生物凝胶)。利用红外光谱(ATR-FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、流变仪表征材料的性质。此外,通过扫描电镜(SEM)表征材料的微观结构,并在同等条件下研究VP、AP、TP对Pb~(2+)吸附性,选择出对Pb~(2+)具有最佳吸附性能的吸附剂VP。为进一步研究VP凝胶吸附Pb~(2+)的性能,探究不同吸附剂含量、pH、时间、浓度的Pb~(2+)对凝胶VP吸附Pb~(2+)的影响;同时,测定其吸附动力学模型,吸附等温线;探究以混合离子Cu~(2+)、Hg~(2+)、Ni~(2+)、Mn~(2+)、Co~(2+)研究VP凝胶对混合离子的竞争吸附性;通过对VP凝胶多次解吸-吸附,探究VP凝胶对Pb~(2+)的可重复利用性能;最后通过SEM、EDS表征手段研究VP凝胶对Pb~(2+)的吸附机制。2.缬氨酸衍生物掺杂氧化石墨烯超分子凝胶的构筑及吸附Pb~(2+)的应用采用GO对凝胶掺杂的方式提高VP对Pb~(2+)的吸附性能。通过相同的方式超声制备VP/GO(THF/EtOH/H_2O(V=3:3:4))凝胶,通过红外光谱、紫外光谱、荧光发射光谱,研究了凝胶的自组装驱动力。探究不同吸附剂含量、pH、时间、浓度对VP/GO干凝胶吸附Pb~(2+)的影响;此外,在相同条件下在Cu~(2+)、Hg~(2+)、Ni~(2+)、Mn~(2+)、Co~(2+)及Pb~(2+)的二价离子混合溶液中投入VP/GO干凝胶,研究VP/GO凝胶对混合离子的竞争吸附性;通过对VP/GO凝胶多次解吸-吸附,探究VP/GO凝胶对Pb~(2+)的可重复利用性能;最后通过SEM、EDS研究VP/GO吸附Pb~(2+)的形貌变化和元素变化。
【图文】：

纳米,自组装结构,纳米结构,单分子层

第 1 章前言子化学子化学被定义为“超越分子的化学”，是以分子间非共价作用聚集体[1,2]。因此分子间的相互作用是超分子化学的核心，这要来源于氢键、π-π 堆积作用、主客体识别作用、静电作用德华力等[3-5]，使得超分子之间通过协同作用自发形成紧密而超分子化学的产生并非偶然，而是归功于大自然的灵性智慧，质、多糖都是自组装模块，能够组装成精美的纳米结构（图 1结合，使超分子化学成为一个引人入胜的研究领域[6]。在近几分子化学已经渗透到生命科学、物理学、环境科学等各个学科集系统、传感器、药物输送、生物模拟、电解质材料、污染物超分子凝胶作为界面科学的重要部分，其独特的超分子自组装越来越受到化学家们的青睐。

聚合物水凝胶,物理交联,超分子,水凝胶

70 多年后，，在微观和宏观之间第一次全面关联赋予了凝胶的7]定义：“如果一种物质具有连续的微观结构，其宏观尺寸在流变和固体状的行为”。般而言，凝胶是由弹性交联网络和作为主要组分的溶剂组成的粘弹。凝胶的类固体外观是液体在大表面积固体 3D 基质中的截留和粘胶可以按不同的方式分类[18]，这取决于它们的来源、构成、形成类型以及它们所包含的介质。多数天然的凝胶剂是大分子，它们[19]通过物理交联（通常是氢键这类大分子包括明胶、胶原蛋白、琼脂、淀粉和结冷胶。由合成化胶可以根据其构成分为大分子（聚合物）凝胶和小分子凝胶。由大成的凝胶可以以化学交联或物理相互作用产生例如水凝胶（图 1-由强化学键形成时，它们不能被再溶解并且是不可逆的，而由弱的用（物理缠结）形成的凝胶是可逆的，其中来源于低分子量化合物义上是超分子，因为它们通过非共价相互作用[20]如静电作用力、识别作用和金属配位等自聚集形成自组装纤维网络（图 1-2）。
【学位授予单位】：赣南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;TQ427.26

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