發(fā)布時間：2020-07-28 13:28

【摘要】：對硝基苯甲醇(p-NBA)是重要的精細化工中間體,應用十分廣泛,但類似物很多,其排放會造成嚴重的環(huán)境污染,高效識別和吸附引起了眾多科學家的關注。此外由于對p-NBA的氧化產物對硝基苯甲醛,在現代化工生產中有著廣泛應用,因此對p-NBA催化氧化性能的研究具有重要的意義。傳統(tǒng)的p-NBA催化氧化中,所用催化劑多為稀硝酸,會造成嚴重環(huán)境污染及設備腐蝕,因此迫切需要設計合成新型環(huán)保的催化劑。本研究圍繞對p-NBA的吸附及催化,設計合成了分子印跡聚合物吸附劑和金屬負載的分子印跡催化劑,為新型高效吸附劑和催化劑的發(fā)展提供了一些思路。首先利用分子印跡技術以p-NBA為模板分子制備分子印跡聚合物吸附劑(p-NBA-MIP),并制備了無模板分子的空白聚合物吸附劑(AA-NIP)作為對照組。通過孔結構表征、FT-IR、SEM等對制備得到的p-NBA-MIP和AA-NIP進行了表征,研究了p-NBA-MIP和AA-NIP對鄰硝基苯甲醇(o-NBA)、間硝基苯甲醇(m-NBA)和p-NBA的吸附性能,并對吸附結果進行了吸附熱力學和吸附動力學模擬。結果表明:p-NBA-MIP的比表面積和孔容分別為152.6m~2/g和63.1μL/g,均高于比表面積和孔容分別為50.3m~2/g和20.2μL/g的AA-NIP,為p-NBA-MIP優(yōu)良的吸附性能提供了空間上的可能;與AA-NIP相比,p-NBA-MIP具有更高的溶脹率,達到44.57%,明顯高于NIP的溶脹率4.04%;在298K,初始濃度為150mg/L時,p-NBA-MIP對p-NBA、o-NBA以及m-NBA的平衡吸附量分別為36.4mg/g、14mg/g和16mg/g,而AA-NIP對三種吸附質的吸附量差別不大,且都小于p-NBA-MIP的平衡吸附量;p-NBA-MIP和AA-NIP對三種吸附質的吸附等溫線均符合Langmuir和Freundlich方程,且p-NBA-MIP對p-NBA的K_b和K_f值均大于另外兩個吸附質的值,說明p-NBA-MIP對p-NBA的吸附能力大于另外兩種吸附質,而AA-NIP對三種吸附質的K_b和K_f值都接近,說明吸附能力差別不大;吸附熱力學結果顯示,當吸附劑為p-NBA-MIP,吸附質為p-NBA,當吸附量為10mg/g時,298K、308K和318K下的自由能變分別為-3.523 kJ/mol、-3.288 kJ/mol和-3.008 kJ/mol,隨著溫度升高,自由能變絕對值減小,說明溫度升高不利于吸附;動力學顯示,Lagergren一級速率方程更適合于描述p-NBA-MIP和AA-NIP對p-NBA、o-NBA以及m-NBA的吸附,p-NBA、o-NBA以及m-NBA液膜分散速率類似。以上結果表明,p-NBA-MIP中存在與p-NBA分子相互補的空穴位點,從而表現出較高的吸附性能和特異性選擇功能。此外通過本體聚合以p-NBA與鎳離子的絡合物為模板分子,以丙烯酰胺(AM)為功能單體制備了金屬負載型分子印跡催化劑(Ni-MIP),并制備了無模板的非分子印跡聚合物(Ni-NIP)和無模板的空白聚合物(NIP)作為對照。通過SEM、TEM、FT-IR、UV-Vis等對制備得到的Ni-MIP、Ni-NIP和NIP進行了表征,研究了Ni-MIP、Ni-NIP和NIP對o-NBA、m-NBA和p-NBA催化性能。結果表明:Ni-MIP、Ni-NIP以及NIP的比表面積分別為161.6 m~2/g、133.2 m~2/g和51.2 m~2/g,三者孔容分別71.1μL/g、62.7μL/g以及12.7μL/g,Ni-MIP的比表面積和孔容均明顯大于Ni-NIP和NIP,說明Ni-MIP、Ni-NIP和NIP的比表面積和孔容的大小受模板p-NBA和Ni納米粒子的共同影響;FT-IR圖譜分析表明成功合成了Ni-MIP、Ni-NIP和NIP三種聚合物催化劑,SEM表征說明Ni-MIP表面比較粗糙有利于吸附,并形成對模板分子具有特異性結合的空穴結構;TEM表征表明已成功將Ni納米粒子負載進入Ni-MIP和Ni-NIP聚合物催化劑中;Ni-MIP、Ni-NIP和NIP對p-NBA催化結果說明,Ni-MIP的催化效果明顯高于Ni-NIP和NIP的催化效果,如在1h時Ni-MIP、Ni-NIP和NIP對p-NBA的轉化率分別為72%、64%和9%。以上結果顯示,由于Ni-MIP中存在鎳納米粒子以及與p-NBA分子完全匹配的空穴,在底物p-NBA氧化成對硝基苯甲醛的反應中,Ni-MIP會表現出特異性選擇催化作用以及更高的催化活性。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X703;O631.3
【圖文】：

時代日益進步，經濟日益發(fā)展，生活水平日益提高，但的生活環(huán)境被破壞，由此導致環(huán)境問題變得尤為嚴重，因此環(huán)各個國家的主題。在此嚴峻的環(huán)境事態(tài)下，我國大力推進環(huán)保護作為我國的基本國策，由此突出顯示環(huán)境問題的嚴重性。環(huán)源主要是稱為“三廢”的廢水、廢氣、廢渣，在三廢中廢水問題與人們生活最為息息相關的。在當今國家水資源短缺的情況下過嚴格處理而未達到排放要求的生活污水，工業(yè)、農業(yè)廢水等加加重了水污染，給人類生活和生態(tài)系統(tǒng)都造成了巨大的影響的過程中，常見的甲醇類衍生物污染物主要有苯甲醇類衍生物 以及 o-NBA 等。

鑄”抗體的結合位點。后來，“克隆選擇”理論的出現解釋了 Pauling 理論的不準確性。盡管如此，Pauling 理論還是為 MIT 的發(fā)展提供了強有力的鋪墊。根據 Pauling 的理論，科學家們嘗試了各種分子印跡，但直到 20 世紀 70 年代和 80 年代，這項技術才真正取得了突破。1972 年，Wuff 團隊首次報道了合成的有機分子印跡聚合物，并于 1977 年創(chuàng)建了預組裝方法[20,21]。通過對前人在 MIT 方面的理論整合，Mosbach 將模板分子和功能單體之間以非共價鍵方式引入分子印跡聚合物中，導致了自組裝方法的創(chuàng)建（非共價印跡）。直至 1997 年在瑞典的 Lund 大學成立了國際性的分子印跡學會（Society forMolecular Imprinting，SMI）。在隨后經過眾多科研工作者二、三十年的努力，MIT 已經成熟，并在吸附提純、免疫分析、模擬生物酶催化和生物傳感器方面[22]具有廣闊的應用前景。1.3.3 分子印跡技術原理

他過程導致模板位點所在的不溶性基質(其本身可通過空間、范德鍵合作用有助于識別)的形成。然后，通過破壞聚合物與模板的相互質中提取模板，從聚合物中除去模板。這樣模板或其類似物可以在點”印跡”被聚合物選擇性地結合，這里表示的是特定于乙烯基聚合的基本方案也可以應用于溶膠-凝膠、縮聚等[18]。子印跡技術分類板與單體之間的結合方式有多種，根據鍵合作用的不同，MIP 的制價鍵法、非共價鍵法、共價與非共價共同作用雜化體系法。價印跡法是指模板分子與功能單體之間是以共價鍵合相互作用，經后得到 MIP，將 MIP 中的可逆共價鍵斷開，再用極性溶劑將模板，使其形成具有與模板分子完全匹配的印跡空腔的 MIP。此法，最等[23]提出的。典型例子如圖 1.3[24,25]。

【參考文獻】

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本文編號：2772944