[发明专利]一种功能化纳米二氧化硅/间苯二酚-甲醛微球的制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种功能化纳米二氧化硅/间苯二酚‑甲醛微球的制备方法和应用，所述的制备方法包括制备纳米二氧化硅/间苯二酚‑甲醛微球和纳米二氧化硅/间苯二酚‑甲醛微球表面功能化步骤；采用氨水作为催化剂。所述制备纳米二氧化硅/间苯二酚‑甲醛微球：将乙醇和水的混合溶液与浓氨水搅拌混匀后，依次加入TEOS，加入间苯二酚，加入甲醛溶液，搅拌反应，反应结束后老化；老化结束后，离心分离，清洗，干燥，得纳米二氧化硅/间苯二酚‑甲醛微球。经表面功能化处理，获得功能化纳米二氧化硅/间苯二酚‑甲醛微球。所得微球可有效吸附溶液中的六价铬。

技术领域

本发明属于材料科学与工程技术领域，具体来说是一种功能化纳米二氧化硅/间苯二酚-甲醛微球的制备和在吸附、去除水体中六价铬的应用。

背景技术

六价铬因其强毒性、强致癌和致突变的作用以及对环境和人类健康的危害，世界各国对工业废水、饮用水等水体、皮革、纺织品、玩具中六价铬含量进行了限制要求。为满足各国法规规定，实现六价铬的有效去除，发展出电化学沉积、离子交换、膜分离、生物处理、光催化、溶剂萃取和吸附等方法，将六价铬转化为毒性相对较小的三价铬或是将六价铬尽可能完全的去除。采用适当的吸附剂合理有效的吸附六价铬，成本低廉、效果显著，是目前应用较多的去除方式。如何采用简单的合成步骤制备高吸附容量的吸附剂、提高吸附剂的去除效率是热点研究问题。

目前，常用于六价铬吸附的主要有活性炭、沸石、黏土、纳米材料、生物吸附剂等，其中，纳米二氧化硅具有水溶性好、热稳定性好、机械强度高等特点，且由于表面硅羟基（Si−OH）的存在，更易于固定有机或无机官能团。在用于水溶液中六价铬的去除方面，多采用表面修饰的方式制备二氧化硅改性材料，如修饰官能团、聚合物、生物材料、离子液体等。Wang等采用模板法制备介孔二氧化硅，并用1-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷进行表面修饰。Chowdhury等采用微乳液法制备聚吡咯纳米粒子，并将其嫁接在修饰有二甲基二氯硅烷的二氧化硅表面。Chen等采用溶胶-凝胶法将季胺磷离子液体修饰在二氧化硅表面。

现有基于二氧化硅的复合材料具有以下缺陷：（1）制备过程复杂；（2）缺少有效官能团；（3）对六价铬的吸附容量低；（4）对六价铬的吸附选择性差。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种功能化纳米二氧化硅/间苯二酚-甲醛微球的制备及其应用，发明目的在于：通过简单的合成步骤，制备吸附容量高、选择性好的功能化材料，用于水溶液中六价铬的吸附和去除。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种功能化纳米二氧化硅/间苯二酚-甲醛微球的制备方法，所述的制备方法，以氨水作为催化剂，在乙醇-水溶液中，TEOS（正硅酸四乙酯）水解生成二氧化硅粒子，间苯二酚和甲醛聚合得到RF层，再经由APTES修饰后制备得到功能化纳米二氧化硅/间苯二酚-甲醛微球。

包括制备纳米二氧化硅/间苯二酚-甲醛微球和纳米二氧化硅/间苯二酚-甲醛微球表面功能化步骤。

所述制备纳米二氧化硅/间苯二酚-甲醛微球：将乙醇、水、浓氨水充分混匀后，先后加入TEOS、间苯二酚、甲醛溶液，搅拌反应，反应结束后将溶液倒入高压反应釜内继续老化。老化结束后，离心分离，将所得固体分别用无水乙醇、超纯水清洗，干燥后得纳米二氧化硅/间苯二酚-甲醛微球，即纳米SiO₂@RF微球。

所述纳米二氧化硅/间苯二酚-甲醛微球的表面功能化：将纳米二氧化硅/间苯二酚-甲醛微球均匀分散于乙醇和水的混合溶液中，再加入浓氨水，混匀后，逐滴加入3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）反应，反应结束后，离心分离，将所得固体分别用无水乙醇、超纯水清洗，干燥后即得功能化纳米SiO₂@RF微球。

制备纳米二氧化硅/间苯二酚-甲醛微球：