功能化纳米硅胶固体萃取剂的合成及其对痕量金属离子吸附性能研究

论文摘要

本论文研究内容主要分为三部分:首先,我们合成了三种功能化纳米硅胶（FNSiG-Ⅰ,FNSiG-Ⅱ,FNSiG-Ⅲ）。对三种功能化纳米硅胶和中间化合物进行了全面表征。研究了三种功能化纳米硅胶对金属离子Fe（Ⅲ）,Cu（Ⅱ）,Zn（Ⅱ）,Cd（Ⅱ）,Cr（Ⅵ）,Hg（Ⅱ）,Pb（Ⅱ）,Co（Ⅱ）,Ni（Ⅱ）,Ag（Ⅰ）的吸附性能。考察了三种功能化纳米硅胶在最优条件下萃取实际样品中被测痕量金属离子的能力。在pH为5时,三种功能化纳米硅胶都能选择性的吸附Pb（Ⅱ）,Ag（Ⅰ）,尤其是Pb（Ⅱ）。对这两种离子的萃取效率最低的有66%,最高的接近99%。在pH为1时,三种功能化纳米硅胶成为Ag（Ⅰ）的选择性萃取剂,在最优条件下萃取效率分别为:88.5±0.4,39.2±1.4,99.6±0.4。其次,利用2-氯甲基吡啶为原料对基于吡啶的大环分子进行了修饰,得到了配体L’。合成了该配体L,L’和一系列金属离子的配合物,用X-射线单晶衍射,元素分析确定了这些配合物的组成,研究了它们的紫外光谱和电化学性质。最后,研究了Cu（Ⅱ）配合物,[CuL（NCMe）]2+,对碘离子的选择性识别。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 概述
• 1.2 分离和富集痕量金属离子固萃剂吸附材料分类及其研究进展
• 1.2.1 活性炭
• 1.2.2 沸石
• 1.2.3 纤维素
• 1.2.4 泡沫塑料
• 1.2.5 壳聚糖
• 1.2.6 生物藻
• 1.2.7 螯合树脂
• 1.2.8 螯合纤维
• 1.2.9 硅胶
• 1.2.9.1 硅胶简介
• 1.2.9.2 二氧化硅表面化学改性机理
• 1.2.10 纳米复合材料
• 1.3 固萃剂吸附金属离子机理
• 1.4 基于硅胶的固萃剂在金属离子分离与富集中的研究展望
• 第2章 实验部分
• 2.1 主要仪器
• 2.2 主要试剂
• 2.3 无水试剂制备
• 2.4 主要实验方法
• 第3章 FNSiG-Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的合成与表征以及其对金属离子吸附性能的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 2-（3-（三乙氧基甲硅烷基）丙基硫代）苯胺的合成
• 3.1.2 FNSiG-Ⅰ的合成
• 3.1.3 2,6-二醛甲基吡啶的合成
• 3.1.4 FNSiG-Ⅱ的合成
• 3.1.5 二（2-氯乙基）胺的合成,1的合成
• 3.1.6 N,N-（2,2′-二氯乙基）氨基甲酸叔丁酯,2的合成
• 3.1.7 2-（N,N-二巯基乙基（胺甲基））吡啶,3的合成
• 3.1.8 4-叔丁基羧酸酯基-10-（吡啶-2-亚甲基）-1,7-二硫杂-4,10-二氮杂十二烷,4的合成
• 3.1.9 4-（吡啶-2-亚甲基）-1,7-二硫杂-4,10-二氮杂十二烷（L）的合成
• 3.1.10 3-氯丙基三乙氧基硅烷改性硅胶（5）的合成
• 3.1.11 FNSiG-Ⅲ的合成
• 3.2 FNSiG-Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ对金属离子的吸附性能研究
• 3.2.1 伯瑞坦-罗比森（B.R）缓冲溶液的配制（0.1mol/mL）
• 3.2.2 标准溶液的配制
• 3.2.3 最佳吸附条件的研究
• 3.2.4 选择性吸附Ag（Ⅰ）
• 3.2.5 选择性吸附Ag（Ⅰ）,Pb（Ⅱ）
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 合成讨论
• 3.3.2 红外光谱
• 3.3.3 热重分析
• 3.3.4 最佳吸附条件的研究
• 3.3.5 实际水样中选择性吸附Ag（Ⅰ）和（或）Pb（Ⅱ）
• 3.4 小结
• 第4章 配体L,L'与金属离子配合物的合成和表征
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 L配体与金属离子配合物的合成
• 4.1.2 2-氯甲基吡啶的合成
• 4.1.3 4,10-二（吡啶-2-亚甲基）-1,7-二硫杂-4,10-二氮杂十二烷L'的合成
• 4.1.4 L'配体与金属离子配合物的合成
• 4.2 配合物紫外光谱研究
• 4.2.1 配体选择性识别阳离子
• 4.2.2 配体选择性识别阳离子线性
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 配合物的紫外光谱性质
• 4.3.2 金属离子配合物电化学性质
• 4.3.3 配合物晶体结构
• 4.4 小结
• 第5章 功能分子L与过渡金属配合物选择性识别碘离子
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 储备液的配制
• 5.1.2 阴离子选择性的测定
• 4）₂选择性识别碘离子线性测定'>5.1.3 [CuL（NCMe）]（ClO₄）₂选择性识别碘离子线性测定
• 4）₂选择性识别碘离子颜色变化'>5.1.4 [CuL（NCMe）]（ClO₄）₂选择性识别碘离子颜色变化
• 4）₂的浓度,颜色随着I^-浓度增加的变化'>5.1.5 固定[CuL（NCMe）]（ClO₄）₂的浓度,颜色随着I^-浓度增加的变化
• 4化合物的制备'>5.1.6 [CuLI]ClO₄化合物的制备
• 4）₂选择性识别碘离子的影响'>5.1.7 水对[CuL（NCMe）]（ClO₄）₂选择性识别碘离子的影响
• 5.2 结果与讨论
• 4]₂'>5.2.1 X-ray单晶衍射分析铜离子与L配体配合物,[CuL（NCMe）][ClO₄]₂
• 4]₂化合物比色法识别碘离子'>5.2.2 [CuL（NCMe）][ClO₄]₂化合物比色法识别碘离子
• 4]₂与碘化物的线性范围'>5.2.3 [CuL（NCMe）][ClO₄]₂与碘化物的线性范围
• 4]₂选择性识别碘离子的影响'>5.2.4 水对[CuL（NCMe）][ClO₄]₂选择性识别碘离子的影响
• 5.3 小结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果
• 附录 实验图谱