【摘要】：分離材料是分離過(guò)程的核心部分。二氧化硅因具有較高的機(jī)械強(qiáng)度,穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì),表面易修飾以及其良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn)成為一種不可替代的分離材料。近年來(lái)纖維型核殼二氧化硅因其垂直的孔通道,易調(diào)節(jié)的孔徑在分離領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。本論文以纖維型核殼二氧化硅為研究對(duì)象,展開了兩個(gè)方面的工作:一、合成了 3 μm的纖維多孔型核殼二氧化硅微球,分別以C18和NH2-修飾后進(jìn)一步研究了其色譜性能。二、制備了一種納米級(jí)硼酸功能化的磁性纖維型核殼二氧化硅微球,探究了其對(duì)具有順式二羥基結(jié)構(gòu)物質(zhì)的吸附性能,并成功用于尿液中腺苷的分離富集。本論文主要包括以下四部分:第1章緒論本章主要綜述了近年來(lái)常見的多孔型二氧化硅的種類、主要合成方法以及新發(fā)展和應(yīng)用。第2章纖維型核殼二氧化硅固定相的性能研究以3μm無(wú)孔硅球?yàn)楹?采用改進(jìn)的一步油水兩相微乳液法制備微米級(jí)纖維型核殼二氧化硅微球(FCSS)。掃描電鏡和透射電鏡的結(jié)果表明無(wú)孔硅球單分散性良好,纖維型的二氧化硅殼層均勻的生長(zhǎng)在其表面。N2吸附結(jié)果顯示FCSS具有19.89 nm的孔徑。經(jīng)C18功能化后裝柱得到的FCSS-80-C18色譜柱表現(xiàn)出良好的滲透性和較低的折合板高。隨后,研究了 FCSS-80-C18對(duì)小分子和蛋白質(zhì)的分離過(guò)程。與商品柱對(duì)比,在柱效相似的情況下,FCSS-80-C18能夠分別在10分鐘和6分鐘內(nèi)對(duì)七種小分子和六種蛋白質(zhì)完成的快速基線分離。另外,微球具有較高的機(jī)械強(qiáng)度,良好的穩(wěn)定性和重復(fù)性,使用時(shí)間超過(guò)50Oh,進(jìn)樣450次后,殼層形貌和柱效未發(fā)生明顯變化。最后將FCSS氨基功能化后成功用于三種苯酚類小分子的分離。結(jié)果表明FCSS在相對(duì)較低的柱壓下,能夠達(dá)到較高的柱效、實(shí)現(xiàn)快速分離,在高效液相色譜分離領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。第3章磁性纖維型核殼二氧化硅的合成與吸附性能的研究以Fe304磁性包硅微球?yàn)楹?采用改進(jìn)的油水兩相微乳液法制備納米級(jí)磁性纖維型核殼二氧化硅微球(MFMS),硼酸功能化后得到硼酸化磁性纖維型核殼二氧化硅吸附材料(MFMS-P)。使用掃描電鏡(ESEM)、透射電鏡(TEM)、物理吸附、振動(dòng)試樣磁強(qiáng)計(jì)(VSM)表征了粒子的形貌、孔結(jié)構(gòu)和磁性強(qiáng)弱。以鄰苯二酚為模板分子探究了 MFMS-P的吸附容量、吸附動(dòng)力學(xué)、溫度的影響以及循環(huán)利用性。結(jié)果顯示MFMS由Fe3O4微球、無(wú)孔二氧化硅夾層和纖維二氧化硅殼層組成,射線狀的纖維二氧硅均勻的生長(zhǎng)在硅球表面。MFMS-P的孔徑為12.72 nm且具有強(qiáng)的磁響應(yīng)性。MFMS-P對(duì)鄰苯二酚的吸附容量高達(dá)293.03 μmolg-1,能夠在10分鐘內(nèi)基本達(dá)到吸附平衡,并且溫度升高可以提高材料的吸附容量。吸附機(jī)理研究表明,MFMS-P對(duì)鄰苯二酚的吸附過(guò)程更符合Langmuir等溫模型,為單層吸附。同時(shí)吸附過(guò)程更加符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,化學(xué)吸附是控速步驟,速率常數(shù)達(dá)到0.50 g(μmol min)-1。材料具有令人滿意的重復(fù)利用性,5次重復(fù)使用后,吸附性能未見明顯降低。最后,MFMS-P成功實(shí)現(xiàn)對(duì)尿液中腺苷的吸附分離。表明較大孔徑的磁性纖維型核殼二氧化硅微球具有快速、高效的優(yōu)點(diǎn),在吸附分離領(lǐng)域擁有較大的應(yīng)用前景。
【圖文】：

膠的優(yōu)缺點(diǎn)，研究者們發(fā)展了一系列密堆積型核殼二氧化硅，既能夠減少物質(zhì)的逡逑擴(kuò)散路徑，有效降低柱壓，又能夠增加比表面積，提高分離能力。其結(jié)構(gòu)示意圖逡逑如圖１－３所示。制備方法主要有噴霧干燥法、層層自組裝法、聚合誘導(dǎo)再沉積法、逡逑一鍋煮法等。逡逑替逡逑圖１－３密堆積型核殼二氧化硅示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－３．邋Ｓｋｅｔｃｈ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｌｏｓｅ邋ｐａｃｋｉｎｇ邋ｓｉｌｉｃａ．逡逑１．２．１制備方法逡逑（１）噴霧干燥法逡逑１９９２年Ｋｉｒｋｌａｎｃｎｍ等人采用噴霧干燥法成功制備了表面多孔型核殼微球。逡逑其方法是將無(wú)孔硅膠和硅溶膠混合，經(jīng)過(guò)噴霧干燥裝置，將混合物以霧狀形態(tài)噴逡逑射進(jìn)高溫石英爐中，，懸浮在氮?dú)庵械撵F滴升溫后瞬間除水，使硅溶膠固化在無(wú)孔逡逑硅膠表面，形成多孔層。將得到的微球高溫煅燒除去有機(jī)物，同時(shí)增加殼層的機(jī)逡逑械強(qiáng)度，就得到了核殼型硅膠。最后將粒子水解，篩分出一定粒徑范圍的顆粒。逡逑早期安捷倫推出的Ｐｏｒｏｓｈｅｌｌ填料就是使用該方法制備生產(chǎn)的。但是，該方法有逡逑一個(gè)固有缺陷，就是在最終得到的產(chǎn)物中，有一些微球沒有固定在無(wú)孔微球表面逡逑而是自聚形成多孔微球，并不能通過(guò)粒徑篩分分離出去，這就使得最終得到的樣逡逑品不純。逡逑６逡逑

？邋？b\0？邋？逡逑Ｗ逡逑圖１－５聚合誘導(dǎo)再沉積法合成原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－５．邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ邋ｉｎｄｕｃｅｄ邋ｒｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｓｔｒａｔｅｇｙ．逡逑＿邋＿逡逑圖１－６邋ＳＯＳ微球電鏡圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－６．邋ＴＥＭ邋ｉｍａｇｅ邋ｏｆ邋ＳＯＳ．逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O613.72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2628954