納米二氧化硅應用

時間：2023-03-24 14:38:19來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

納米二氧化硅應用

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

[應用]納米二氧化硅廣泛應用于電子封裝材料、高分子復合材料、塑料、涂料、橡膠、顏料、陶瓷、膠黏劑、玻璃鋼、藥物載體、化妝品及抗菌材料等領域。在廢水處理領域，納米二氧化硅可作為吸附劑、脫色劑等。

胡萍等采用發射光譜研究了不同pH值和不同Eu初始濃度條件下，Eu在納米二氧化硅-水界面的吸附特征。研究發現，當pH值低時，Eu在納米二氧化硅表面的吸附很少，隨著pH值的增加，Eu在納米二氧化硅表面的吸附急劇增加，當pH>6時，幾乎所有Eu都被吸附。研究同時表明，吸附在納米二氧化硅與水界面的Eu離子種類也取決于pH值：當pH<5時，吸附的Eu主要為Eu3+水合離子：當pH>5時，吸附的Eu主要為Eu(CO3)+，甚至Eu(CO3)2離子。吸附的機理除了靜電吸引外，更重要的是這些離子與納米二氧化硅表面形成化學鍵，即表面化學吸附。

楊娜等采用氨基改性介孔二氧化硅去除水中的銅離子，表4-20給出了三次循環吸附數據。第一次循環吸附結束后，含銅溶液濃度從303.8mg/L減少到84.6mg/L，移除量高達72%，利用硝酸解吸附后的材料進行第二、第三次循環時，溶液濃度僅僅減少至242.5mg/L和245.7mg/L，移除量迅速減小，只有第一次循環移除量的1/3。原因可能是第一次吸附時，氨基改性介孔二氧化硅孔道中氨基含量均勻且較多，在吸附過程中大部分與銅離子發生螯合反應，所以能移除大量銅離子。第二、三次循環時，循環使用的介孔材料中的氨基差不多耗盡，則吸附量急速減小，此時主要依靠孔道對銅離子的物理吸附。如果幾次循環后想提高吸附能力，可對回收的吸附材料再次進行氨基嫁接。

表4-20 氨基改性介孔二氧化硅對銅離子的循環吸收

胺接枝二氧化硅有望用于選擇性吸附劑，特別適用于環境污染控制及催化等應用。例如，Lasperas等(1997)和Angeletti等(1998)將胺功能改性MCM-41和硅凝膠用作Knoevenagel縮合反應所需的高效、可再生催化劑。Leal等(1995)研究了二氧化硅在表面鍵合胺的硅凝膠上的吸附作用，盡管吸附量(1atm CO2時為0.3mmol/g)很低。Huang等(2003)在進一步的研究工作中制備出對CO2和H2S具有高吸附量和選擇性的吸附劑。

他們的工作可簡要歸納為：所用實驗材料為二氧化硅干凝膠和MCM-48。干凝膠采用標準技術由四乙氧基硅烷(TEOS)制備；MCM-48采用Schumacher等(2000)的技術制備。使用這些含硅材料是因為它們具有高比表面積(干凝膠為816m2/g，MCM-48為1389m2/g)、高硅醇羥基數(干凝膠和MCM-48分別約為5和8)以及高熱穩定性(MCM-48比MCM-41更穩定)。接枝改性劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷。

二氧化硅干凝膠和MCM-48的覆蓋量分別為1.7mmolCH2 CH2CH2 NH2/(g吸附劑)和2.3mmol CH2CH2CH2NH2/(g吸附劑)。未改性的MCM-48在3743cm-1位置出現一個屬于表面自由羥基的尖銳峰。此外，也能在3540cm-1處(譜帶)觀察到硅醇羥基與氫鍵相互作用。與3-氨丙基三乙氧基硅烷發生表面反應后，表面羥基IR譜帶消失，表明所有表面羥基均與硅烷反應消耗。3368cm-1和3298cm-1處的譜帶屬于NH2基團的非對稱和對稱伸縮振動。1590cm-1譜帶為NH2剪式振動。2931cm-1和2869cm-1譜帶屬于CH2CH2CH2NH2基團中CH伸縮振動。胺接枝二氧化硅穩定性較好，即使加熱到350℃，FTIR光譜也觀察不到變化。

胺接枝二氧化硅具有很高的CO2和H2S吸附容量和吸附速率。水的存在可顯著促進CO2的吸附，但對H2S吸附沒有明顯影響。事實上，根據反應式，水存在條件下的CO2吸附量是無水時的2倍。

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