CN109126727B - 氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及介孔分子筛技术领域，公开了一种氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法，将聚（二甲氧基硅烷）、氨基硅烷、模板剂以及光产碱剂混合均匀后涂抹于基底上，经高压汞灯辐照后聚合成有机硅膜；将有机硅膜于40°C去离子水中浸泡处理去除模板剂，得氨基功能化的有机硅介孔分子筛膜。与现有技术相比，本发明通过光致碱溶胶凝胶法一步快速制备了孔道中含有大量氨基的有机硅介孔分子筛薄膜，使其通过配位或离子键作用能够吸附重金属离子；该法在制备过程中无需使用任何有机溶剂，所制备的薄膜吸附重金属离子的能力强（钴离子的吸附去除率可达97%），并且可以简便的分离和再生使用。

Description

氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法
技术领域
本发明涉及介孔分子筛技术领域，特别涉及一种氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法。
背景技术
由于重金属在生物体内的代谢困难，富集作用，使得重金属污染成为一个严重的全球性问题。对于水体中的重金属离子污染治理，吸附法以吸附量大、速度快和金属去除率高而被广泛使用。介孔分子筛因其比表面积大、对重金属离子具有较好的吸附作用等特点而在重金属污染治理方面得到了广泛关注。目前合成介孔分子筛普遍采用的方法为水热法，合成时间长、温度高、需使用大量水，制备的介孔分子筛多为颗粒、且粒径较小，使得其难以回收利用，严重限制了产业化应用。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种吸附重金属离子的氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法，通过氨基硅烷，在分子筛膜的介孔孔道中引入大量的氨基得到氨基功能化的介孔分子筛膜，使其通过离子键作用能够吸附重金属离子；该法在制备过程中无需使用任何有机溶剂，所制备的薄膜吸附重金属离子的能力强，并且可以简便的分离和重复使用。
技术方案：本发明提供了一种氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法，包括以下步骤：S1：将聚（二甲氧基硅烷）、氨基硅烷、模板剂以及光产碱剂混合均匀后涂抹于基底上形成液膜；S2：使用200W的高压汞灯辐照所述基底上的液膜30min后，得含有模板剂的有机硅膜；S3：将所述有机硅膜于40 °C去离子水中浸泡48h，去除模板剂，得到氨基功能化的有机硅介孔分子筛膜。
优选地，在所述S1中，所述聚（二甲氧基硅烷）、氨基硅烷、模板剂和光产碱剂的质量比为1~5：0.1~1 ：0.5~2：0.05~0.3。
优选地，所述模板剂为聚乙二醇-聚丙三醇-聚乙二醇。
优选地，所述氨基硅烷为（3-氨丙基）三甲氧基硅烷、（3-氨丙基）三乙氧基硅烷、3-(2-氨乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基氨基)丙基三乙氧基硅烷、（4-氨丁基）三乙氧基硅烷、对氨基苯基三甲氧基硅烷、双[3-(三乙氧基硅基)丙基]胺、双[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺中的一种或两种。
优选地，所述光产碱剂为2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉基苯丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-4'-吗啉基苯丁酮、2-(4-甲基苄基)-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮中的一种。
优选地，所述基底为多孔陶瓷载体。
有益效果：本发明将有机硅源、模板剂与光产碱剂混合均匀后涂抹于基底上，经高压汞灯辐照后聚合成有机硅膜；使用去离子水去除有机硅膜中的模板剂，得到氨基功能化的有机硅介孔分子筛膜。
与现有技术相比，本发明中的介孔分子筛膜的制备方法具有以下优点：
（1）通过氨基硅烷，在介孔孔道中引入大量的氨基，得到氨基功能化的介孔分子筛膜，使其通过离子键作用能够吸附重金属离子；
（2）本方法在制备过程中无需使用任何溶剂，所制备的氨基功能化的介孔分子筛膜可以被简便地分离，并能够被重复使用，用于吸附污染水中的重金属阳离子，具有快速、高效、易于回收重复利用等优点；
（3）本方法具有固化速率快、转化率高及无溶剂等优点，是一种绿色高效的制备技术。
附图说明
图1去有机硅介孔分子筛膜除模板剂前后的XRD谱图；
图2吸附时间对介孔分子筛膜吸附性能的影响。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的介绍。
实施方式1：
本实施方式中的氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法如下：
（1）将聚(二甲氧基硅烷)（PDMOS）、（3-氨丙基）三甲氧基硅烷、聚乙二醇-聚丙三醇-聚乙二醇（P123）与2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉基苯丙酮按质量比3:0.3:1:0.15混合后，置于磁力搅拌器上搅拌，得镀膜溶液；
（2）将所得镀膜溶液均匀涂抹于多孔陶瓷基底上形成液膜；
（3）使用200W高压汞灯照射基底上的液膜30min，得含有模板剂的有机硅膜；
（4）将有机硅膜浸泡于40°C去离子水中48h，去除模板剂P123，得氨基功能化的有机硅介孔分子筛膜。
图1为在去除模板剂前后的氨基功能化的有机硅介孔分子筛膜XRD图，可以看出去除模板剂后并未使介孔结构坍塌，其孔径也没有明显变化。
图2为吸附时间对本实施方式制得的氨基功能化的介孔分子筛膜吸附性能的影响，可见，随着时间增加，分子筛膜吸附率先迅速增大，然后基本保持不变。分子筛膜的平衡吸附时间为20min。
实施方式2：
本实施方式中的氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法如下：
（1）将聚(二甲氧基硅烷)（PDMOS）、（3-氨丙基）三乙氧基硅烷、双[3-(三乙氧基硅基)丙基]胺、聚乙二醇-聚丙三醇-聚乙二醇（P123）与2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉基苯丙酮按质量比2:0.1:0.2:0.5:0.1混合后，置于磁力搅拌器上搅拌，得镀膜溶液；
（2）将所得镀膜溶液均匀涂抹于多孔陶瓷基底上形成液膜；
（3）使用200W高压汞灯照射基底上的液膜30min，得含有模板剂的有机硅膜；
（4）将有机硅膜浸泡于40°C去离子水中48h，去除模板剂P123，得氨基功能化的有机硅介孔分子筛膜。
实施方式3：
本实施方式中的氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法如下：
（1）将聚(二甲氧基硅烷)（PDMOS）、3-(2-氨乙基氨基)丙基三乙氧基硅烷、聚乙二醇-聚丙三醇-聚乙二醇（P123）与2-苄基-2-二甲基氨基-4'-吗啉基苯丁酮，按质量比5:1:2:0.3混合后，置于磁力搅拌器上搅拌，得镀膜溶液；
（2）将所得镀膜溶液均匀涂抹于多孔陶瓷基底上形成液膜；
（3）使用200W高压汞灯照射基底上的液膜30min，得含有模板剂的有机硅膜；
（4）将有机硅膜浸泡于40 °C去离子水中48h，去除模板剂P123，得氨基功能化的有机硅介孔分子筛膜。
实施方式4：
本实施方式中的氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法如下：
（1）将聚(二甲氧基硅烷)（PDMOS）、对氨基苯基三甲氧基硅烷、聚乙二醇-聚丙三醇-聚乙二醇（P123）与按质量比5:0.5: 2:0.05混合后，置于磁力搅拌器上搅拌，得镀膜溶液；
（2）将所得镀膜溶液均匀涂抹于多孔陶瓷基底上形成液膜；
（3）使用200W高压汞灯照射基底上的液膜30min，得含有模板剂的有机硅膜；
（4）将有机硅膜浸泡于去离子水中48h，去除模板剂P123，得氨基功能化的有机硅介孔分子筛膜。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将质量比为1~5：0.1~1 ：0.5~2：0.05~0.3的聚（二甲氧基硅烷）、氨基硅烷、模板剂以及光产碱剂混合均匀后涂抹于基底上形成液膜；
S2：使用200W的高压汞灯辐照所述基底上的液膜30min后，得含有模板剂的有机硅膜；
S3：将所述有机硅膜于40℃ 去离子水中浸泡48h，去除模板剂，得到氨基功能化的有机硅介孔分子筛膜。
2.根据权利要求1所述的氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法，其特征在于，所述模板剂为聚乙二醇-聚丙三醇-聚乙二醇。
3.根据权利要求1或2所述的氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法，其特征在于，所述氨基硅烷为（3-氨丙基）三甲氧基硅烷、（3-氨丙基）三乙氧基硅烷、3-(2-氨乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基氨基)丙基三乙氧基硅烷、（4-氨丁基）三乙氧基硅烷、对氨基苯基三甲氧基硅烷、双[3-(三乙氧基硅基)丙基]胺、双[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺中的一种或两种。
4.根据权利要求1或2所述的氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法，其特征在于，所述光产碱剂为2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉基苯丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-4'-吗啉基苯丁酮、2-(4-甲基苄基)-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的氨基功能化的介孔分子筛膜的制备方法，其特征在于，所述基底为多孔陶瓷载体。
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