SiO2复合树脂基VOCs吸附剂的构筑合成及其构-效关系研究

可挥发性有机物（VOCs）污染已成为目前最受人们关注的环境问题之一，设计并构筑合成高效吸附剂是消除低浓度VOCs污染的关键技术，也一直是材料合成和环境化学等交叉领域的重要课题。兼具相对惰性表面和多样化孔道结构是制备高效吸附剂的科学基础。项目采用多孔高交联聚二乙烯苯（PDVB）为包覆材料，以有序或无序的介孔SiO2为核材料，制备一种新型的树脂包覆SiO2的无机－有机复合吸附材料，通过引导二乙烯苯单体（DVB）在SiO2内外表面均匀聚合，对SiO2孔道和表面进行有机树脂功能化修饰，实现吸附材料惰性表面和多维孔道结构有机统一的目标。项目重点研究复合吸附材料构筑过程中决定其孔道结构和表面性质的重要因素，控制PDVB树脂在SiO2表面和孔道内的聚合状态，防止SiO2孔道堵塞和坍塌，同时建立复合材料孔道结构分形和吸附－脱附特性的构-效关系，为高效VOCs吸附材料的设计合成提供指导。

兼具相对惰性表面和多样化孔道结构是制备高效有机废气（VOCs）吸附剂的科学基础。项目选择高比表面积多孔SiO2（如硅胶、介孔分子筛）为基底，在孔道内引入疏水性的高分子树脂单体，并在水热环境下引发聚合，成功地构建了孔中孔状态分布的多维等级孔，不仅缩小了孔道尺寸和提高了比表面积，而且使SiO2表面具有超疏水特性。项目优化了制备路线，深入研究了孔道和吸附-脱附VOCs的构效关系。结果表明新型的无机-有机复合多孔材料在高湿度VOCs中具有卓越的吸附特性，尤其是大幅提升了对低浓度VOCs吸附能力。另外由于SiO2材料表面被树脂惰性化，吸附的有机分子难以发生化学吸附，在低温热推动力下，即可完全脱附使吸附剂再生。同时，项目创新地提出了一条环境友好的离子液体为媒介的介孔SiO2制备技术，通过简单地调节离子液体媒介量，即可在1-100 nm孔径范围内调控SiO2的孔道尺寸，为进一步开发多样性的高效SiO2基VOCs吸附剂打下了基础。通过该项基金的资助，发表了12篇学术论文，其中被SCI/EI收录10篇，申请了发明专利5项，实用新型专利1项，项目研究成果正在工业企业中推广应用。