硅胶表面印迹脱硫材料的制备及性能表征--《武汉工业学院》2010年硕士论文
硅胶表面印迹脱硫材料的制备及性能表征
【摘要】：本文以表面分子印迹技术为基础合成了一种可以脱除汽油中硫化物的印迹聚合物,对聚合物的结构和吸附性能进行了相关表征,并用分子模拟软件计算了不同条件下苯并噻吩与功能单体和聚合物的结合能变化情况。
以γ-氨丙基三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸接枝改性的硅胶作为载体,甲基丙烯酸为功能单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,苯并噻吩为模板分子合成了表面分子印迹聚合物,用FT-IR、N2吸附和元素分析对其进行了表征并描述了其在模拟汽油中对苯并噻吩的静态吸附行为。结果表明,在硅胶表面成功合成了厚度约为5 nm的印迹聚合物薄层,印迹聚合物对苯并噻吩的吸附容量为57.4 mg/g,非印迹聚合物为38.7 mg/g,印迹聚合物对苯并噻吩的吸附可以在140 min内基本达到平衡,苯并噻吩以单分子层状态吸附于聚合物上,其吸附行为满足Langmuir吸附等温方程。经过多次再生后印迹聚合物对苯并噻吩的吸附容量基本保持不变,可以重复使用。
以噻吩、3-甲基噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩为模板分子合成复合模板印迹表面分子印迹聚合物,并考察了复合模板印迹聚合物在模拟汽油和真实汽油中的动态吸附性能。结果表明,在模拟汽油动态吸附测试中复合模板印迹聚合物对噻吩、3-甲基噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩的饱和吸附量分别为24.56mg/g、22.2 mg/g.33.82 mg/g和34.85 mg/g,在对真实汽油的动态吸附脱硫测试中表现出较强适应能力,其硫容量为12.56 mg/g,通过估算其对含硫化合物的动态吸附容量为43.2 mg/g。
用Materials Studio4.4模拟软件计算了苯并噻吩与功能单体和聚合物在不同条件下的的结合能,发现模拟结果与实验结果基本吻合,表明以分子模拟进行聚合原料的种类及用量的筛选是可行的,而且更加经济、快捷。
【关键词】：
【学位授予单位】：武汉工业学院【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：O631.3【目录】：
摘要4-5ABSTRACT5-10第1章 绪论10-28 1.1 引言10-11 1.2 汽油脱硫发展概况11-18
1.2.1 汽油中硫的类型及其分布11-12
1.2.2 汽油脱硫技术发展现状12-18 1.3 分子印迹技术18-26
1.3.1 分子印迹聚合物合成原理19-20
1.3.2 分子印迹聚合物制备技术分类20-21
1.3.3 表面分子印迹法及其原理21
1.3.4 表面分子印迹聚合物的合成工艺21-23
1.3.5 表面分子印迹技术的应用23-26 1.4 本论文主要研究内容26-28第2章 硅胶表面苯并噻吩分子印迹聚合物的制备及其吸附性能的研究28-52 2.1 实验部分28-34
2.1.1 实验试剂28-29
2.1.2 实验仪器29
2.1.3 硅胶表面苯并噻吩分子印迹聚合物的合成29-31
2.1.4 聚合物的静态吸附性能测定31-34
2.1.5 材料表征34 2.2 结果与讨论34-50
2.2.1 聚合物的表征34-37
2.2.2 聚合条件的选择37-43
2.2.3 聚合物吸附性能测试43-50 2.3 小结50-52第3章 硅胶表面复合模板分子印迹聚合物的制备及其吸附性能的研究52-58 3.1 实验部分52-55
3.1.1 实验试剂和仪器52
3.1.2 复合模板印迹聚合物的合成52-53
3.1.3 聚合物对模拟汽油的动态吸附性能测定53-54
3.1.4 聚合物对真实汽油的动态吸附性能测定54-55 3.2 结果和讨论55-57
3.2.1 模拟汽油的穿透曲线55-56
3.2.2 真实汽油的穿透曲线56-57 3.3 小结57-58第4章 苯并噻吩分子印迹聚合物的分子模拟研究58-64 4.1 实验部分59-60
4.1.1 实验设备和仪器59
4.1.2 模拟实验59-60 4.2 结果和讨论60-63
4.2.1 不同功能单体与苯并噻吩的结合能60-61
4.2.2 不同溶剂对功能单体与苯并噻吩的结合能的影响61-62
4.2.3 温度对聚合物与苯并噻吩结合能的影响62-63 4.3 小结63-64第5章 结论、创新点和展望64-66 5.1 结论64-65 5.2 创新点65 5.3 展望65-66参考文献66-73致谢73-74攻读学位期间的研究成果74
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