【摘要】：本文合成了一系列基于N-甲基咪唑正離子的高分子離子液體,針對復雜體系水溶液中所含的微量貴金屬金(Ⅲ)的回收問題,通過對金(Ⅲ)回收過程中各影響因素的深入探討,提出了綠色、經(jīng)濟、高效的處理方法,并通過合成含有相同官能團的小分子離子液體對回收過程的機理進行了探究討論,主要內容分為以下三個部分:1.緒論部分簡述了貴金屬金(Au)的物理化學性質及在不同領域中的應用,以及離子液體的性質及其應用前景;綜述了貴金屬傳統(tǒng)分離方法的特點與缺陷。結合離子液體的優(yōu)異性質,總結了這一綠色新型材料在貴金屬回收方面中的應用與發(fā)展,并針對小分子離子液體水溶性強、生產(chǎn)成本高的缺點,以廉價的工業(yè)聚氯乙烯PVC、苯乙烯等為支撐,通過工業(yè)中間體N-甲基咪唑改性,設計合成出了一系列N-甲基咪唑高分子離子液體,并研究了該類離子液體在復雜體系中對Au(Ⅲ)的回收效果。2.以廉價的工業(yè)材料聚氯乙烯(PVC)為骨架,以N-甲基咪唑接枝改性,合成了[PVC-Nim]Cl高分子離子液體。通過元素分析、傅里葉紅外光譜、掃描電鏡等方式對[PVC-Nim]Cl高分子離子液體進行表征。通過研究了離子液體用量、富集時間、富集溫度、溶液pH、干擾離子等因素對貴金屬金(Ⅲ)的回收效率的影響。研究結果顯示,在干擾金屬元素Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)濃度十倍于Au(Ⅲ)的條件下,[PVC-Nim]Cl高分子離子液體對金(Ⅲ)的回收效果幾乎不受影響,表現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性。負載金的[PVC-Nim]Cl離子液體使用pH等于4的酸性硫脲溶液在35°C下進行洗脫,解吸附效果良好,且在多次吸附-脫附循環(huán)后,其吸附容量基本保持不變。3.選用具有更高活性的對氯甲基苯乙烯與苯乙烯聚合,用N-甲基咪唑功能性優(yōu)化,以高接枝率合成了一系列溶解性可控的N-甲基咪唑高分子離子液體(PIL-MeImCl)。通過核磁氫譜(1HNMR)、X射線衍射分析(XRD)、差示掃描量熱法(DSC)以及掃描電鏡(SEM)等分析方法初步確定了高分子離子液體的結構。研究了氯金酸根(AuCl4-)回收過程中高分子離子液體用量、富集時間、反應溫度、體系pH、干擾離子等因素對回收效率的影響。研究結果表明,高分子離子液體(PIL-MeImCl)能高效率從復雜體系中富集AuCl4-,同時Ni2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+、Co2+、Fe3+等金屬離子幾乎對回收金(Ⅲ)的過程不構成干擾。通過酸性硫脲溶液對金(Ⅲ)的脫附,實現(xiàn)了高分子離子液體的回收再利用。PILMeImCl高分子離子液體具有更高的活性以及更高的對金(Ⅲ)回收效率。此外,為了研究上述反應的機理,我們合成了含有相同功能結構的小分子離子液體([Bzmim]Cl),將其與氯金酸反應并得到了相應的含金離子液體([Bzmim][AuCl4])的晶體結構,通過核磁氫譜、X-Ray單晶衍射,理論計算等進行了分析,得出了該結構中N-甲基咪唑陽離子與AuCl4-之間的鍵合方式,實驗證明,二者之間是一種多重分子間弱作用力形成的超分子作用。通過核磁氫譜、拉曼光譜、紫外可見光譜等方法將小分子離子液體反應機理與高分子離子液體進行了對比分析,合理推測出高分子離子液體對金(Ⅲ)的回收機理為靜電效應及多重分子間弱作用力的結合。
【圖文】：

1.1.2 金在不同領域的應用(1) 金在催化劑中的應用由于金的具有良好的穩(wěn)定性，其電負性（2.54）和第一電離能（9.22eV）大，難失去電子，單晶表面與其他分子之間的相互作用力很弱，對氣體的化學吸附能力也很弱，遠不及鉑族金屬活潑，所以常被認為是一種惰性金屬，難以將其與催化劑相聯(lián)系[4]。然而，18 世紀 Haruta 發(fā)現(xiàn)負載金的催化劑可以在低溫狀態(tài)下催化氧化 CO 生成 CO2，致使人們對金的催化性能產(chǎn)生了極大的興趣和關注[5]。隨著 Haruta[6-9]，Bond[10-12]和 Thompson[13]等人的研究綜述，涌現(xiàn)出了大量的以金作為催化劑的表面科學研究，，特別是進入 21 世紀隨著納米技術的高速發(fā)展，以金納米顆粒作為催化劑反應研究不斷增多，使得金在催化劑方面的應用研究進一步得到發(fā)展。2015 年，Angelique Ferry[14]等人合成了由不同帶負電的氮雜環(huán)卡賓配體穩(wěn)定的鉑 Pt、金 Au 納米顆粒（cNHC-MNPs），用于水相中加氫反應的催化。cNHCMNPs 在水相中能夠長期保持穩(wěn)定，并且 L3@Au-andPdNPs 通過改變 pH，可以使實現(xiàn)納米粒子從聚集到溶解的可逆變化（圖 1-1）。

胱右禾宓暮銑杉捌湓?Au(III)回收中的應用與機理研究3圖1-2 體外診斷中金納米顆粒分析機制的用途金是早期為人們所發(fā)現(xiàn)的具有表面增強拉曼效應的金屬，近年來隨著金納米粒子的發(fā)展得到了更廣泛的研究。2008 年 Nie[27]等人發(fā)現(xiàn)將 60 nm 左右的金納米粒子負載在拉曼活性分子的表面可以增強拉曼信號，同時他們將二氧化硅（SiO2）及聚乙二醇作為保護層封裝在金納米粒子外，這種方式制備的產(chǎn)物在生物環(huán)境中表現(xiàn)穩(wěn)定，被應用生物的定向標記中。高分子聚合物與金形成的復合型納米材料，也已經(jīng)在應用于表面增強拉曼光譜以及光電子中。(3) 金在航天及電子工業(yè)中的應用金還具有良好的耐色變性以及耐磨損性能，并且結合電阻低、導熱性高、耐腐蝕性高等特性，使其作為優(yōu)秀的鍍層金屬被廣泛應用于醫(yī)藥材料[28, 29]和電子工業(yè)[30]之中。鍍金在航天及電子工業(yè)——如集成電路、印刷電路板、微電子零件等制作工藝中都扮演著重要的角色。此外
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O645.1;TF831

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 鄭雅杰;郭偉;白猛;;氯金酸鉀制備及其熱分解[J];貴金屬;2007年03期

2 王姝;陳新民;潘璐;;鍍金對牙科VB鋼材料金屬鈹離子析出的影響[J];華西口腔醫(yī)學雜志;2007年01期

3 陳志紅;劉麗;毛英杰;;表面鍍金技術對鎳鉻合金電化學腐蝕性能的影響[J];中華口腔醫(yī)學雜志;2007年02期

本文編號：2671207