β-環(huán)糊精功能化磁性納米復合材料的制備、表征及應用.pdf

1、環(huán)糊精以其獨特的外親水、內疏水的結構,可以有選擇性地和眾多的無機、有機和生物分子相結合,形成穩(wěn)定的主-客體包合物,在分析化學、催化、藥物和生命科學領域中有占有特殊的重要地位。磁性納米粒子具有獨特的超順磁性、較大的比表面積、好的分散性、良好的生物兼容性、催化活性、以及低毒性等性質,在很多領域都有廣泛的研究和應用。利用表面活性劑、無機化合物或者聚合物對磁性粒子進行表面修飾,有助于提高粒子的穩(wěn)定性、生物相容性,有利于粒子的進一步修飾和應用。把

2、二者有機的結合起來形成易分離、可重復利用的多功能性有機無機雜化的環(huán)糊精功能化磁性納米復合材料,既保留了磁性納米粒子的磁性又擁有了超分子的分子識別功能,顯示出巨大的應用潛力。本文主要集中研究了環(huán)糊精功能化的磁性納米復合材料合成、表征、以及在環(huán)境廢水處理及催化方面的應用。
　　本論文分為六章:
　　第一章:簡要介紹了研究磁性納米粒子背景、特性、制備、表面修飾以及應用;總結了磁性納米復合材料的分類、制備、表征手段以及應用;概述了環(huán)

3、糊精的特性、分子識別作用及應用;綜述了環(huán)糊精功能化磁性納米復合材料的研究進展情況。
　　第二章:結合化學共沉淀法、溶膠-凝膠法制備了二氧化硅包覆的磁性納米粒子Fe3O4@SiO2,經(jīng)環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑對其表面修飾后,進一步與氨基化的?-環(huán)糊精進行開環(huán)縮合反應,制備了一種新型?-環(huán)糊精功能化磁性納米復合材料(CD-GLYMO-MNPs)。通過SEM、TEM、XRD、TGA、VSM、FTIR、BET等技術對材料的形貌、磁性、組成、結構和

4、比表面積等進行了表征,結果表明:Fe3O4磁性納米粒子粒徑均為~10nm,合成材料的平均粒徑為200～300nm,磁響應性良好,保持了Fe3O4的尖晶石結構,環(huán)糊精分子成功地接枝于磁性納米粒子表面。
　　第三章:以CD-GLYMO-MNPs為吸附劑,系統(tǒng)地研究了其對環(huán)境水中六價鉻Cr(VI)的吸附性能,特別是Cr(VI)溶液體系pH值、溫度、初始濃度、共存重金屬離子等對材料吸附性能的影響。結果表明:CD-GLYMO-MNPs對Cr

5、(VI)的最大飽和吸附量為qm=39.53mg/g,并可以在60min中內完全達到吸附平衡。吸附平衡數(shù)據(jù)符合Langmuir吸附平衡等溫式,屬于單分子層吸附。吸附動力學研究表明,材料對Cr(VI)的吸附行為遵循準二級速率方程。CD-GLYMO-MNPs對Cr(VI)的吸附機理涉及靜電相互作用和主客體相互作用。
　　第四章:以對硝基苯酚(PNP)為模型化合物,運用紫外-可見分光光度法研究了CD-GLYMO-MNPs為吸附劑對PNP的

6、吸附行為,吸附平衡數(shù)據(jù)符合Langmuir吸附平衡等溫式,表明此吸附劑對PNP的吸附過程符合單分子層吸附機理,最大吸附量為83.33mg/g。本研究為CD-GLYMO-MNPs在廢水中對PNP以及酚類物質的吸附處理應用提供了一定的理論依據(jù)。
　　第五章:創(chuàng)造性地采用CD-GLYMO-MNPs吸附重金屬Cr(VI)后的回收材料(Cr-CD-MNPs)為催化劑,通過TEM、VSM、TGA、XRD、FTIR等對其表征。以苯甲醇為底物,3

7、0％H2O2為氧化劑,詳細考察了其對苯甲醇選擇性氧化的催化性能,探討了各個影響因素(氧化劑用量、反應時間、反應溫度、反應體系中加入酸用量、催化劑用量及溶劑種類等)對催化性能的影響。結果表明:以30%H2O2為氧化劑,在適量質子酸存在下,Cr-CD-MNPs能有效地選擇性催化氧化苯甲醇為苯甲醛。吸附重金屬Cr(VI)后材料展示了良好的應用前景,可以實現(xiàn)“變廢為寶”的目的。
　　第六章:總結了?-環(huán)糊精及其衍生物功能化磁性納米復合材料