中空介孔硅纳米微球的制备及其重金属离子吸附性研究

发布时间：2020-06-08 21:39

【摘要】：中空介孔纳米微球因具有高的比表面积、可调的尺寸及孔道结构、多样的组分、良好的稳定性和生物相容性,在分子的吸附和分离、生物医学、催化等领域具有重要的应用前景,成为国内外研究热点。目前,中空介孔纳米微球的构筑一般是基于模板法和自牺牲模板法,都需要模板粒子的参与,去除模板的过程较为复杂、有一定的能耗。因此,发展简单、高效、可控的不需除模板的制备方法势在必行。本论文选用两种常见的硅烷偶联剂,通过引入一个对硅烷偶联剂在Et OH/HAc混合液中进行预水解的新策略,通过微乳液法直接得到中空结构纳米微球。在此基础上,通过选用不同种类的扩孔剂,普适性合成了孔径可调的中空介孔硅纳米微球。进一步研究了这种中空介孔硅纳米微球对重金属离子的吸附性。本论文的主要研究内容和结果如下:(1)可控制备中空介孔硅纳米微球以1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷(BTEE)和正硅酸乙酯(TEOS)为硅烷偶联剂前驱物,在乙醇/稀醋酸混合液中进行预水解后,加入含有表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/聚(乙二醇)-block-聚(丙二醇)-block-聚(乙二醇)(P123)的三乙胺水溶液中,通过水包油(W/O)微乳液体系的构筑,可控制备了中空介孔硅纳米微球(HMSs)。通过改变BTEE/TEOS比例、BTEE/TEOS整体用量、三乙胺的用量、预水解的时间及CTAB/P123的用量比例,可以实现中空介孔硅纳米微球的粒径、壳层厚度、孔道尺寸、产率、组分的调控,并提出了一种基于组装胶束、前驱物共乳化形成O/W微乳液体系形成中空结构的形成机理。(2)普适性制备孔径可调的中空介孔硅纳米微球在W/O微乳液法制备中空介孔硅纳米微球的研究基础上,通过不同种类扩孔剂的引入,包括嵌段共聚物(P123、F127)、有机疏水性扩孔剂(环己烷、三甲苯),普适性的制备了中空介孔硅纳米微球。通过改变扩孔剂的用量,可实现中空介孔硅纳米微球的孔径的调控,可以使介孔大小从2.5 nm扩大到4.2 nm,并研究了中空介孔硅纳米微球扩孔可能的机理。(3)中空介孔硅纳米微球对重金属Cu2+的吸附性研究以中空介孔硅纳米微球为吸附剂,研究其对重金属Cu2+的吸附性。中空介孔硅纳米微球对Cu2+的吸附性受溶液p H影响较大,在p H=6.0情况下,其吸附效果最佳,达到50 mg/g,Cu2+去除率可到91%。中空介孔硅纳米微球对Cu2+的吸附等温线符合Langmuir模型,其吸附属于单层吸附;吸附动力学遵循准二级动力学速率模型,分子内扩散模型进一步表明,其吸附速率由内扩散及表面吸附作用共同控制;XPS分析表明,中空介孔硅基纳米微球表面的-OH基团与Cu2+发生了络合作用。吸附Cu2+后的纳米微球经盐酸溶液洗脱后,经过5次吸附-解吸循环后,仍保持良好的中空球形形态,对Cu2+的去除率仍保持在83%,说明具有良好的循环利用性。
【图文】：

硕士学位论文 中空介孔硅纳米微球的制备及其重金属离附制孔剂 CTAB 后，加入带有两种不同有机基团的硅在碱性条件下进行缩合反应，在 SiO2模板粒子表面核-壳结构复合微球，如图 1.1 所示，使用 HF 刻蚀掉，最终得到介孔中空有机硅纳米微球。

5图 1.2 （a）中空介孔纳米微球的不同组分框架图，（b-e）不同放大倍率下的中空介孔纳米微球的 TEM 图此外，还可以通过纳米浇铸硬模板，将客体前驱物灌入到提前制备好的介孔材料中，，反相复制其结构得到目标产物[48]。如 Xia 等人[49]将金属氧化物前驱物溶液反填到介孔碳球的孔道中，高温煅烧去除碳球粒子的模板，得到中空介孔金属氧化物纳米微球。可以得到 TiO2、ZrO2、Al2O3、MgO 及其复合物等一系列结
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703;TQ127.2;TQ424

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张幼维;赵炯心;;自组装法制备载有阿奇霉素的聚己内酯纳米微球的研究[J];合成技术及应用;2014年04期

2 李筱荣;刘新玲;常津;刘小燕;;靶向5-氟尿嘧啶纳米微球对体外培养的人晶状体上皮细胞作用的研究[J];中华眼科杂志;2006年06期

3 付英松,许鑫华,韩波,许晶;微型传感器:荧光纳米微球的制备及表征[J];广州化学;2002年04期

4 刘洁;裴菲;何玉凤;徐知丽;李涛;王荣民;;玉米醇溶蛋白/壳聚糖复合纳米微球的制备及性能研究[J];化学研究与应用;2015年02期

5 林新兴;刘凯;陈礼辉;黄六莲;曹石林;;壳聚糖—盐酸胍纳米微球的制备及其在抗菌纸中的应用[J];福建农林大学学报(自然科学版);2014年02期

6 陈苗;王如意;成功;张高文;;二氧化硅纳米微球的制备及其表面改性[J];材料导报;2014年22期

7 王安训;李苏;丁学强;潘仕荣;;羟基喜树碱纳米微球的制备及体内外释药特性[J];中国肿瘤临床;2006年01期

8 林英;丁寅;蒋锡群;;高分子-无机复合纳米微球的制备和诊疗应用[J];化学进展;2014年Z1期

9 邹波;卢子兴;;中空纳米微球填充复合材料的有效力学性能[J];力学学报;2009年02期

10 赵彦保,周静芳,张治军,周铁羽;聚苯乙烯纳米微球的合成及摩擦学行为的研究[J];化学研究;1998年04期

相关会议论文 前10条

1 汪山献松;张幼维;吴承训;;明胶纳米微球的丝肽负载和释放研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2007年

2 张幼维;张武警;赵炯心;;聚丙烯腈基碳纳米微球的制备[A];2015年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题J 高性能高分子[C];2015年

3 邬娟;张洪斌;张琦;;可德胶多糖及其衍生物纳米微球的制备及表征[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2009年

4 郭睿;张乐洋;蒋锡群;;通过“绿色”方法制备高分子-金复合纳米微球[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2007年

5 赵宗山;刘景富;江桂斌;;超顺磁聚合物纳米微球去除水中痕量有机氯污染物[A];中国化学会第26届学术年会环境化学分会场论文集[C];2008年

6 王绪美;徐抒平;徐蔚青;;PMMA荧光纳米微球在细胞标记中的应用[A];第十六届全国分子光谱学学术会议论文集[C];2010年

7 王子妤;林梅;王琼;张东生;;三硫化二砷纳米微球的扫描电镜观察和图像分析[A];2006年全国电子显微学会议论文集[C];2006年

8 肖乃玉;梁辉;卢江;;新型含醛基又含葡萄糖基单体的活性可控聚合及蛋白质纳米微球的制备[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（上册）[C];2007年

9 孙雪飞;朱蔚璞;沈之荃;;醛基化纳米微球的高效制备及其酶固定化应用研究[A];中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题A：高分子化学（2）[C];2017年

10 郝丽娟;张兵波;成靖;刘庆凯;常津;;功能化磁性荧光纳米微球的制备和表征[A];天津市生物医学工程学会2008年年会暨首届生物医学工程与临床论坛论文集[C];2008年

相关重要报纸文章 前4条

1 本报记者 宗文雯邋实习生 凌昕瑶;纳米微球“小身材”蕴藏“大智慧”[N];苏州日报;2008年

2 廖勇斌;苏州纳米微球演绎“科技神奇”[N];江苏经济报;2010年

3 单小辉;神奇微球催生产业集聚[N];苏州日报;2011年

4 省委常委、苏州市委书记 王荣;苏州30年前行“精神宝典”[N];苏州日报;2008年

相关博士学位论文 前10条

1 杜春保;人体免疫多肽表面分子印迹纳米微球的制备与识别性能研究[D];西北工业大学;2017年

2 丁清清;去氢骆驼蓬碱载药纳米微球的制备及其促胃癌细胞凋亡的研究[D];南京医科大学;2015年

3 张皓;熊果酸载药纳米微球的制备及其体内外抗肿瘤的效果评价[D];南京医科大学;2015年

4 孟庆男;聚合物辅助合成具有壳层结构的纳米微球及其性能研究[D];吉林大学;2013年

5 陈瑞;高分子多功能纳米微球的构建与抗肿瘤研究[D];南京大学;2013年

6 林英;高分子纳米复合造影材料研究[D];南京大学;2011年

7 刘杰;生物降解聚酯作为抗癌药物和基因载体的研究[D];华中科技大学;2010年

8 丁丹;负载抗肿瘤药物的高分子纳米材料体内外抗肿瘤效果的研究[D];南京大学;2011年

9 刘宝仓;分级纳米结构的可控合成、结构调控及药物缓释和催化性能研究[D];内蒙古大学;2014年

10 王燕萍;TiO_2及其复合微球的制备与性能研究[D];吉林大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 毛贻静;中空介孔硅纳米微球的制备及其重金属离子吸附性研究[D];浙江理工大学;2019年

2 滕飞;空心有机纳米微球负载Rovis carbene催化剂的制备及其在不对称串联反应中的应用[D];西南大学;2018年

3 陈娜;改性魔芋葡甘聚糖纳米微球/微胶囊的制备及用于药物载体的研究[D];华中农业大学;2018年

4 王玉娟;C-PC/CMC-CD59sp纳米微球对宫颈癌的靶向抑瘤作用研究[D];青岛大学;2018年

5 刘宝琦;以CdS为基础单元构筑三维结构及其应用研究[D];大连理工大学;2018年

6 胡梦烨;水溶性壳聚糖胰岛素纳米微球给药系统研究[D];江苏大学;2018年

7 徐敏;水分散聚己内酯载药纳米微球的制备及涂层的缓释[D];东华大学;2013年

8 程帅;聚乙烯基萘纳米微球的制备与表征和新型微柱细胞膜色谱技术初探[D];天津医科大学;2015年

9 赵铭;二氧化硅—聚丙烯腈核壳结构复合纳米微球的制备与表征[D];东华大学;2014年

10 郭春香;淀粉基材料乙酰化修饰及其纳米微球制备与表征[D];长春大学;2018年

本文编号：2703683