表面化學(xué)修飾硅膠新材料及其在環(huán)境中的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各個(gè)行業(yè)對(duì)材料的要求越來(lái)越高，不斷研制開發(fā)出高性能、低成本、強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的新型材料，已成為當(dāng)前先進(jìn)無(wú)機(jī)材料的主要研究方向。其中以硅膠、氧化鋁、氧化鋯、羥基磷灰石、氮化物、可控孔徑玻璃及碳等為基質(zhì)表面功能化是研究的熱點(diǎn)，固相萃取和固體酸催化酯化反應(yīng)的應(yīng)用是其中最具應(yīng)用價(jià)值的熱點(diǎn)課題。 固相萃取是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的應(yīng)用于環(huán)境樣品預(yù)處理中的一項(xiàng)新技術(shù)，開發(fā)以硅膠和硅藻土為基質(zhì)的SPE小柱固相萃取填料可以覆蓋80％

2、以上的有機(jī)化合物的富集、分離和純化，應(yīng)用比較廣泛。 近幾十年來(lái)，固體酸在有機(jī)合成中應(yīng)用研究越來(lái)越廣，己成為一個(gè)十分重要的領(lǐng)域。固體酸克服了液體酸的缺點(diǎn)，具有容易與液相反應(yīng)體系分離、不腐蝕設(shè)備、后處理簡(jiǎn)單、很少污染環(huán)境、選擇性高等特點(diǎn)，可在較高溫度范圍內(nèi)使用，擴(kuò)大了熱力學(xué)上可能進(jìn)行的酸催化反應(yīng)的應(yīng)用范圍。酯化反應(yīng)在精細(xì)化學(xué)工業(yè)中極為重要，此反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，要想提高酯化效率和縮短反應(yīng)所需的時(shí)間，必須在催化劑存在的條件下進(jìn)行。可用

3、作酯化反應(yīng)催化劑的固體酸主要有SO42-/ZrO2、分子篩和強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂。 本文簡(jiǎn)單介紹了固相萃取填料的研究進(jìn)展、固相萃取的定義及應(yīng)用現(xiàn)狀、固體酸的定義及分類、固體酸催化酯化的特點(diǎn)；采用表面化學(xué)改性的方法將一些帶有苯環(huán)或直鏈烷基的硅烷化試劑引入不同粒徑的硅膠或硅藻土載體，合成了一系列未見文獻(xiàn)報(bào)道的新型固相萃取填料；并以此為前體采用苯環(huán)直接磺化的方法制備了表面含有-SO3H的類似于強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂的固體酸催化劑。通過(guò)F

4、T-IR、TG-DSC、BET、元素分析和程序升溫氧化對(duì)材料的結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征，初步探討了不同合成條件對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。通過(guò)固相萃取填料對(duì)水中微量百草枯和五氯酚鈉的固相萃取效率以及固體酸催化合成乙酸正丁酯的實(shí)驗(yàn)，研究了催化劑加入量、反應(yīng)時(shí)間、催化劑使用壽命、攪拌條件以及不同催化劑的催化酯化收率之間的差別，得到了性能較好的固相萃取填料和固體酸催化劑。 固相萃取實(shí)驗(yàn)表明不同載體填料對(duì)百草枯和五氯酚鈉的富集效率差別

5、較大，C18填料的萃取效率最高，鍵合一苯基三氯硅烷的填料要高于鍵合二苯基二氯硅烷的填料，相對(duì)于同種填料百草枯的富集效率要大于五氯酚鈉。萃取效率取決于固相萃取填料對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的萃取機(jī)理和洗脫液對(duì)二者的溶解度大小，即固定相對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的吸附效率以及洗脫液對(duì)保留物的洗脫效率。 就固體酸催化合成乙酸正丁酯的實(shí)驗(yàn)而言，粗顆粒硅膠催化劑的酯化效率要大于細(xì)顆粒硅膠催化劑和硅藻土催化劑，這是由于粗顆粒催化劑的孔徑可以容納乙酸和丁醇進(jìn)入，增大了乙酸和