[发明专利]新型三维有序大孔螯合树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及高分子材料，具体涉及一种用于吸附水溶液中贵重金属离子的三维有序大孔螯合树脂制备方法。

背景技术

三维有序大孔材料(3DOM材料，Three-dimensionally Ordered Macroporous Materials)，由于其孔的分布均一有序、孔径大、比表面积大、孔隙率高，且具有特殊的光子晶体性质和尺寸依赖性效应，因而在传感器(Scott R.W.J.，Yang S.M.，G.Chabanis，et al.Tin Dioxide Opals and Inverted Opals：Near-Ideal Microstructures for Gas Sensors.Adv.Mater.，2001，13(19)：1468～1472；Qian W.P.，Z.Z.Gu，Fujishima A.，et al.，Three-Dimensionally Ordered Macroporous Polymer Materials：An Approach for Biosensor Applications.Langmuir，2002，18(11)：4526～4529)、光子芯片(Ozin G.A.，Yang S.M.，The Race for the Photonic Chip：Colloidal Crystal Assembly in Silicon Wafer.Adv.Funct.Mater.，2001，11(2)：95～104)、光子带隙(Photonic band gap，PBG)( C.Materials Aspects of Photonic Crystals.Adv.Mater 2003；15(20)：1679～1704)、吸附分离(Schroden R C，Al-Daous M，Sokolov S，et al.Hybrid macropous materials for heavy metal ion adsorption.J Mater Chem.，2002，12：3261～3267；李红玉，邓景衡，廖菊芳，等.巯基功能化3DOM TiO₂-SiO₂吸附剂制备及吸附性能研究.中山大学学报，2008，47(2)：69～73；邬泉周，何建峰，李玉光.三维有序大孔氨基功能化材料的制备及其对Cr(VI)的吸附性能.应用化学，2009，26(3)：367～369)等领域具有广泛应用前景，从而引起了国内外学者们的极大兴趣，成为当前材料学研究的热点之一。尽管3DOM材料的比表面积相对于介孔、微孔材料要小，然而已经证实，这些大孔以及孔与孔之间相互连通而排列有序的开孔结构，有利于有利于物质从各个方向进入孔内，降低物质扩散阻力，为物质的扩散提供最佳流速及更高的效率。例如，Schroden等(Schroden R C，Al-Daous M，Sokolov S，et al.Hybrid macropous materials for heavy metal ion adsorption.J Mater Chem.，2002，12：3261～3267)，在3DOM二氧化钛和二氧化锆的孔壁引入了巯基基团，合成了孔径分别为300nm和480nm的巯基-金属氧化物大孔材料。该3DOM材料虽然较介孔材料具有较小的比表面积，但其孔径较大，大孔排列有序，且孔与孔之间有窗口相互连通，从而使溶液更容易的渗入其中，故其可有效的应用于溶液中重金属离子的吸附，且吸附量较高，是一种很有应用前景的废水清洁吸附剂。实验表明：该3DOM材料对Hg²⁺离子的吸附能力为0.33～1.41mmol/g，对Pb²⁺离子的吸附能力为0.27～1.24mmol/g。经HCl处理，可再生，再生后的负载量可达到原吸附能力的2/3。李红玉等(李红玉，邓景衡，廖菊芳，等.巯基功能化3DOM TiO₂-SiO₂吸附剂制备及吸附性能研究.中山大学学报，2008，47(2)：69～73)采用胶晶板法，以聚苯乙烯胶晶为膜板，钛酸丁酯和3-巯基-丙基2三甲氧基硅烷为前驱物一步共聚缩合，制备了孔径为410nm的巯基功能化的3DOM TiO₂-SiO₂有机-无机杂化材料。SEM、EDS和FTIR测试表明，适当控制前驱物比例，可以制得高度有序的巯基功能化三维大孔材料。对重金属汞离子的吸附容量、吸附动力学等测试表明，这种新型材料对汞离子吸附容量高，达到吸附平衡较快，吸附行为符合Freundlich方程。然而，迄今为止，将三维有序大孔材料应用在吸附分离仅仅限于利用有序大孔无机材料。