高孔隙度分子（离子）印迹桥联聚倍半硅氧烷吸附材料的研究

先进吸附和分离技术的发展迫切需要高吸附能力、高吸附选择性及高稳定性的吸附材料。桥联聚倍半硅氧烷是有机-无机杂化材料中具有特殊性能的一类新型杂化材料，功能基含量高且吸附位点在材料中分布均匀，结构灵活可调，合成方法简单，在吸附分离领域具有很大的应用潜力。本课题拟将分子印迹技术与桥联聚倍半硅氧烷的合成相结合，选用含螯合功能基的不同结构的桥联单体及硅烷偶联剂，通过溶胶-凝胶法合成具有高吸附能力和高选择性且性质稳定的吸附材料。在合成中通过改变桥联基团的结构对材料整体性能如孔径、比表面积、刚性等进行精确调控，揭示桥联基团的结构对材料整体性能的影响规律；将其应用于水体系中目标物的吸附，探求其结构对吸附选择性的影响规律，构建吸附模型，为新型高效特异性吸附分离材料的设计和合成提供新的思路及理论依据。而且由于材料本身具有高的比表面积和丰富的功能基，还可在催化剂载体、色谱柱材料等方面具有潜在的应用价值。

在一年的研究期间，本课题组使用3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷分别与乙二胺和二乙烯三胺反应，合成了两种有机桥长度不同的含胺基、羟基的桥联单体：乙二胺桥联单体和二乙烯三胺桥联单体。然后将其分别与模板离子作用，通过溶胶-凝胶化反应，在不同条件下，合成了以下五种离子印迹桥联聚倍半硅氧烷材料：（A）铜离子印迹乙二胺桥联聚倍半硅氧烷、（B）铜离子印迹二乙烯三胺桥联聚倍半硅氧烷、（C）铜离子印迹乙二胺桥联聚倍半硅氧烷（加致孔剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB和四乙氧基硅烷TEOS）、（D）铜离子印迹乙二胺桥联聚倍半硅氧烷（加致孔剂CTAB、TEOS和功能单体氨丙基三乙氧基硅烷APTS）、（E）锌离子印迹二乙烯三胺桥联聚倍半硅氧烷（加致孔剂聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物P123和TEOS），采用红外光谱、孔结构分析、扫描电镜、透射电镜等进行了表征，并对其吸附选择性进行了研究。结果表明，铜离子直接与桥联单体作用、所得产品A和B的孔隙度极低，模板离子洗脱困难，对铜离子的吸附选择性较差；加入致孔剂CTAB和共聚单体TEOS后，材料C的孔隙度明显增大，模板离子较容易洗脱，对二元混合离子体系Cu2+-Pb2+、Cu2+-Ni2+、Cu2+-Zn2+和Cu2+-Cd2+中的Cu2+具有良好的选择性；将材料C的陈化时间延长至一个月后，其在Cu2+-Ni2+、Cu2+-Zn2+体系中对Cu2+选择性系数分别由11.6和8.6提高至20.3和17.2；加入功能单体APTS，与桥联单体共同与模板离子作用，所得材料D对铜离子的选择性大大提高，Cu2+/Ni2+、Cu2+/Cd2+、Cu2+/Zn2+均高达∞；改变桥联单体、致孔剂及模板离子的种类，结果表明材料E对二元混合离子体系中的Zn2+具有较高的选择性， Zn 2+/Cu2+、 Zn 2+/Cd2+、 Zn 2+/Ni2+均高达∞。从上述研究结果可以看到，桥联单体、共缩聚单体、致孔剂等因素对此类材料的孔结构影响较大，会影响材料的吸附选择性。因此，探究上述因素对该类材料孔结构的影响规律，通过精确地调控材料中的孔结构而得到高性能的吸附材料，将成为本课题组今后研究的重要方向。.在此期间，项目组成员参加了中国化学会第16届反应性高分子学术研讨会，发表相关论文6篇，其中SCI收录4篇，完成了项目计划书中的各项任务，达到了预期目标。