發(fā)布時(shí)間：2020-05-19 17:04

【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(duì)復(fù)雜體系水溶液中所含的微量貴金屬金(Ⅲ)的回收問(wèn)題,通過(guò)對(duì)金(Ⅲ)回收過(guò)程中各影響因素的深入探討,提出了綠色、經(jīng)濟(jì)、高效的處理方法,并通過(guò)合成含有相同官能團(tuán)的小分子離子液體對(duì)回收過(guò)程的機(jī)理進(jìn)行了探究討論,主要內(nèi)容分為以下三個(gè)部分:1.緒論部分簡(jiǎn)述了貴金屬金(Au)的物理化學(xué)性質(zhì)及在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用,以及離子液體的性質(zhì)及其應(yīng)用前景;綜述了貴金屬傳統(tǒng)分離方法的特點(diǎn)與缺陷。結(jié)合離子液體的優(yōu)異性質(zhì),總結(jié)了這一綠色新型材料在貴金屬回收方面中的應(yīng)用與發(fā)展,并針對(duì)小分子離子液體水溶性強(qiáng)、生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn),以廉價(jià)的工業(yè)聚氯乙烯PVC、苯乙烯等為支撐,通過(guò)工業(yè)中間體N-甲基咪唑改性,設(shè)計(jì)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(fù)雜體系中對(duì)Au(Ⅲ)的回收效果。2.以廉價(jià)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(guò)元素分析、傅里葉紅外光譜、掃描電鏡等方式對(duì)[PVC-Nim]Cl高分子離子液體進(jìn)行表征。通過(guò)研究了離子液體用量、富集時(shí)間、富集溫度、溶液pH、干擾離子等因素對(duì)貴金屬金(Ⅲ)的回收效率的影響。研究結(jié)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(duì)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(fù)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(jìn)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(duì)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(guò)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(jié)構(gòu)。研究了氯金酸根(AuCl4-)回收過(guò)程中高分子離子液體用量、富集時(shí)間、反應(yīng)溫度、體系pH、干擾離子等因素對(duì)回收效率的影響。研究結(jié)果表明,高分子離子液體(PIL-MeImCl)能高效率從復(fù)雜體系中富集AuCl4-,同時(shí)Ni2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+、Co2+、Fe3+等金屬離子幾乎對(duì)回收金(Ⅲ)的過(guò)程不構(gòu)成干擾。通過(guò)酸性硫脲溶液對(duì)金(Ⅲ)的脫附,實(shí)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(duì)金(Ⅲ)回收效率。此外,為了研究上述反應(yīng)的機(jī)理,我們合成了含有相同功能結(jié)構(gòu)的小分子離子液體([Bzmim]Cl),將其與氯金酸反應(yīng)并得到了相應(yīng)的含金離子液體([Bzmim][AuCl4])的晶體結(jié)構(gòu),通過(guò)核磁氫譜、X-Ray單晶衍射,理論計(jì)算等進(jìn)行了分析,得出了該結(jié)構(gòu)中N-甲基咪唑陽(yáng)離子與AuCl4-之間的鍵合方式,實(shí)驗(yàn)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(guò)核磁氫譜、拉曼光譜、紫外可見(jiàn)光譜等方法將小分子離子液體反應(yīng)機(jī)理與高分子離子液體進(jìn)行了對(duì)比分析,合理推測(cè)出高分子離子液體對(duì)金(Ⅲ)的回收機(jī)理為靜電效應(yīng)及多重分子間弱作用力的結(jié)合。
【圖文】：

1.1.2 金在不同領(lǐng)域的應(yīng)用(1) 金在催化劑中的應(yīng)用由于金的具有良好的穩(wěn)定性，其電負(fù)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(duì)氣體的化學(xué)吸附能力也很弱，遠(yuǎn)不及鉑族金屬活潑，所以常被認(rèn)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(jì) Haruta 發(fā)現(xiàn)負(fù)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(duì)金的催化性能產(chǎn)生了極大的興趣和關(guān)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(xué)研究，，特別是進(jìn)入 21 世紀(jì)隨著納米技術(shù)的高速發(fā)展，以金納米顆粒作為催化劑反應(yīng)研究不斷增多，使得金在催化劑方面的應(yīng)用研究進(jìn)一步得到發(fā)展。2015 年，Angelique Ferry[14]等人合成了由不同帶負(fù)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(yīng)的催化。cNHCMNPs 在水相中能夠長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，并且 L3@Au-andPdNPs 通過(guò)改變 pH，可以使實(shí)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(yīng)用與機(jī)理研究3圖1-2 體外診斷中金納米顆粒分析機(jī)制的用途金是早期為人們所發(fā)現(xiàn)的具有表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的金屬，近年來(lái)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(fù)載在拉曼活性分子的表面可以增強(qiáng)拉曼信號(hào)，同時(shí)他們將二氧化硅（SiO2）及聚乙二醇作為保護(hù)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(yīng)用生物的定向標(biāo)記中。高分子聚合物與金形成的復(fù)合型納米材料，也已經(jīng)在應(yīng)用于表面增強(qiáng)拉曼光譜以及光電子中。(3) 金在航天及電子工業(yè)中的應(yīng)用金還具有良好的耐色變性以及耐磨損性能，并且結(jié)合電阻低、導(dǎo)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(yīng)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(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O645.1;TF831

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)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(duì)牙科VB鋼材料金屬鈹離子析出的影響[J];華西口腔醫(yī)學(xué)雜志;2007年01期

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

本文編號(hào)：2671207