基于酸碱双功能复合介孔材料的多重静电吸附消除低浓度抗生素类污染物的研究

目前，介孔材料吸附有机污染物的研究主要是通过调变介孔材料和有机污染物之间的单一吸附作用方式（亲疏水作用、静电作用），来实现对有机污染物的吸附，然而，仅利用单一吸附作用方式，将造成吸附剂和吸附质之间作用力较弱，而不能有效地吸附低浓度（真实环境浓度）抗生素类污染物。本申请项目拟设计、合成孔道中含有酸碱双官能团的复合介孔材料，用于对含有多种酸碱双官能团的低浓度抗生素类污染物的吸附研究，借助和调变吸附剂和吸附质之间的多重静电作用实现对低浓度抗生素类污染物的有效吸附。在上述研究的基础上，进一步对介孔材料的孔道进行有机基团修饰，以调变材料的亲疏水性，进一步提高材料的吸附性能。通过本项目的研究，发展介孔材料吸附低浓度抗生素类污染物的新方法（多重静电作用并辅以亲疏水作用），从而得到大量快速吸附消除抗生素类污染物的有效吸附剂。

近年来，因抗生素滥用所引起的环境污染问题越来越引起人们的重视，而传统的水处理技术并不能有效去除水中的抗生素类污染物，吸附法作为一种简单、有效地去除水中有机污染物的方法引起研究者的兴趣，而介孔材料作为一种具有大的比表面积，规则可调变孔径、孔结构的材料在吸附去除抗生素污染物方面具有潜在的应用前景。在本研究项目的支持下，我们分别通过共聚法和嫁接法制备了氨基、苯基、丙基、叠氮基、丙基、庚基、羟丙基、丙磺酸基、苯磺酸基、醋酸基、苯磺酸氨基和醋酸氨基功能化的SBA-15型介孔氧化硅材料和中空纳米球结构材料，研究发现有机基团功能化对材料吸附抗生素的性能影响很大，疏水基团功能化能显著提高材料的吸附性能，而苯基功能化具有最高的吸附性能，究其原因在于苯基功能化除了能提供材料的疏水性能，还能进一步提供π-π作用以提高材料的吸附性能，酸碱作用基团则表现出最好的吸附性能，说明酸碱作用是抗生素吸附主要吸附作用力。此外，上述有机功能化介孔材料制备过程中，每制备一种有机基团功能化的介孔材料都需要重新合成介孔材料，而造成大量的时间成本以及废弃物的产生。我们利用叠氮基和炔基类化合物之间的点击反应，发展一种新的、快速制备不同有机基团功能化的方法，通过点击反应可以方便引入多种不中的有机功能团，利用此方法可以快速筛选到合适的有机功能团，我们预计此方法也有可能在催化剂的筛选中有广泛应用前景。