一种有机‑无机杂化的光响应吸附剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了有机‑无机杂化的光响应吸附剂、制备方法及其应用，该有机‑无机杂化的光响应吸附剂通过有机官能团在特定波长的紫外光照射下发生可逆的分子间二聚和裂解反应，改变分子筛孔口直径，实现对不同尺寸吸附质的选择性吸附。本发明专利技术的有机‑无机杂化的光响应吸附剂，是在吸附剂载体上嫁接了具有光响应性有机官能团的有机物，该有机物含官能团α，β‑不饱和酮，能在紫外光照射下发生二聚反应并具有以下式A、B或C的结构：

【技术实现步骤摘要】
一种有机-无机杂化的光响应吸附剂、制备方法及应用
本专利技术涉及一种吸附剂、制备方法及其应用，更具体的说涉及一种有机-无机杂化的光响应吸附剂、制备方法及其应用。
技术介绍
近年来，有机-无机杂化的多孔材料吸引了很多科研工作者的兴趣，因其将具有优良物理性能的无机多孔材料与具有一定理化特性的官能团相结合，制备出对光、温度、磁场或者pH等外界刺激具有特殊响应的新材料，可在药物释放、吸附分离、环境监测及催化反应等领域有良好的应用前景。硅基介孔分子筛具有规则的孔道结构，孔径分布均一并连续可调，具有较大的比表面积和良好的水热稳定性，且孔壁上丰富的硅羟基易于对其进行改性，有望应用于石油化工中大分子的吸附、分离和催化等领域。其较大的比表面和孔容虽突破了传统微孔分子筛在吸附容量方面的局限，但较大的孔径势必会削弱其对小分子的位阻效应，不利于部分选择性吸附分离体系。因此，将介孔分子筛作为无机多孔材料载体，通过具有智能响应性的有机官能团对分子筛进行改性，构筑开关可控的“分子门”，经外界刺激引发有机官能团单体性质发生改变，从而调节分子筛直径，最终可以制备用于吸附分离的智能光响应吸附剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有机-无机杂化的光响应吸附剂，通过有机官能团在特定波长的紫外光照射下发生可逆的分子间二聚和裂解反应，改变分子筛孔口直径。本专利技术还提供该有机-无机杂化的光响应吸附剂制备方法，该方法通过紫外光的照射调节分子筛孔口直径，实现对不同尺寸吸附质的选择性吸附。同时还提供其在吸附染料中的应用。本专利技术的是通过以下技术方案实现的：本专利技术的有机-无机杂化的光响应吸附剂，是在吸附剂载体上嫁接了具有光响应性有机官能团的有机物，该有机物含官能团α，β-不饱和酮，能在紫外光照射下发生二聚反应并具有以下式A、B或C的结构：本专利技术上述的有机-无机杂化的光响应吸附剂，其进一步的技术方案是所述的载体为介孔分子筛MCM-41、SBA-15。介孔分子筛MCM-41、SBA-15是通过硅源正硅酸四乙酯(TEOS)水解，应分别以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、EO20PO70EO20(P123)为模板剂合成的六方介孔分子筛，模板剂以酸性醇溶液萃取去除。本专利技术上述的有机-无机杂化的光响应吸附剂，其进一步的技术方案还可以是所述的有机物的质量占介孔分子筛质量的2～10％。本专利技术上述的有机-无机杂化的光响应吸附剂的制备方法，其是以介孔分子筛为载体，以含官能团α，β-不饱和酮的有机物为改性剂，制备光响应吸附剂。本专利技术上述的制备方法，其进一步的技术方案是包括以下步骤：(1)制备介孔分子筛MCM-41、SBA-15；(2)在保留模板剂的基础上，将介孔分子筛和有机物溶于溶剂中搅拌，反应温度25～80℃，反应时间为10min～4h，将有机官能团嫁接到介孔分子筛上，其中所述的有机物的质量占介孔分子筛质量的2～10％；(3)经含盐酸的酸性醇溶液萃取去除模板剂，盐酸浓度为0.5～5mol/L，80℃干燥12～24h；(4)以波长>310nm的紫外光照射分子筛，致使有机官能团单体发生二聚反应，得到光响应吸附剂。本专利技术上述的制备方法中，其进一步的技术方案是所述的溶剂为正己烷。本专利技术上述的光响应吸附剂在吸附染料中的应用，其是以具有不同尺寸的染料分子为吸附质模型静态吸附，步骤为：将20～100mg吸附剂分散于染料的水溶液中，染料水溶液浓度为10～50mg/L，静态吸附30～300min。优选地，所述的染料为亚甲基蓝或亮蓝G250。介孔分子筛MCM-41、SBA-15是通过硅源正硅酸四乙酯(TEOS)水解，应分别以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、EO20PO70EO20(P123)为模板剂合成的六方介孔分子筛，模板剂以酸性醇溶液萃取去除。与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：通过紫外光的照射调节分子筛孔口直径，实现对不同尺寸吸附质分子的选择性吸附，既能保留硅基介孔分子筛较大比表面积、较大的孔径和孔体积等优势，又能克服其因孔径较大造成的吸附选择性下降的问题。具体实施方式下面的实施例将对本专利技术予以进一步的说明，但本专利技术的内容不限于此。实施例1将0.025g有机物A与1gMCM-41原粉溶于10mL正己烷中，30℃反应15min，旋蒸去除溶剂后80℃干燥24h。将分子筛分散于酸性乙醇溶液中，萃取去除模板剂。将0.002g该分子筛分别分散于3mL浓度为25mg/L的亚甲基蓝和亮蓝G250水溶液中，静态吸附30min。再将嫁接香豆素衍生物的分子筛经波长大于310nm的紫外光照射，取0.002g分别分散于3mL浓度为25mg/L的亚甲基蓝和亮蓝水溶液中，静态吸附30min。分子筛光照后对亚甲基蓝的吸附量由32.27mg/g下降到31.41mg/g，对亮蓝G250的吸附量由15.20mg/g下降到8.84mg/g，亚甲基蓝对亮蓝的平衡选择性由2.12提高到3.55。实施例2将0.05g有机物A与1gMCM-41原粉溶于10mL正己烷中，30℃反应15min，旋蒸去除溶剂后80℃干燥24h。将分子筛分散于酸性乙醇溶液中，萃取去除模板剂。将0.002g该分子筛分别分散于3mL浓度为25mg/L的亚甲基蓝和亮蓝G250水溶液中，静态吸附30min。再将嫁接香豆素衍生物的分子筛经波长大于310nm的紫外光照射，取0.002g分别分散于3mL浓度为25mg/L的亚甲基蓝和亮蓝水溶液中，静态吸附30min。分子筛光照后对亚甲基蓝的吸附量由30.92mg/g下降到29.98mg/g，对亮蓝G250的吸附量由13.21mg/g下降到5.69mg/g，亚甲基蓝对亮蓝的平衡选择性由2.34提高到5.27。实施例3将0.075g有机物A与1gMCM-41原粉溶于10mL正己烷中，30℃反应15min，旋蒸去除溶剂后80℃干燥24h。将分子筛分散于酸性乙醇溶液中，萃取去除模板剂。将0.002g该分子筛分别分散于3mL浓度为25mg/L的亚甲基蓝和亮蓝G250水溶液中，静态吸附30min。再将嫁接香豆素衍生物的分子筛经波长大于310nm的紫外光照射，取0.002g分别分散于3mL浓度为25mg/L的亚甲基蓝和亮蓝水溶液中，静态吸附30min。分子筛光照后对亚甲基蓝的吸附量由28.96mg/g下降到27.87mg/g，对亮蓝G250的吸附量由11.58mg/g下降到3.40mg/g，亚甲基蓝对亮蓝的平衡选择性由2.5提高到8.20。实施例4将0.10g有机物A与1gMCM-41原粉溶于10mL正己烷中，30℃反应15min，旋蒸去除溶剂后80℃干燥24h。将分子筛分散于酸性乙醇溶液中，萃取去除模板剂。将0.002g该分子筛分别分散于3mL浓度为25mg/L的亚甲基蓝和亮蓝G250水溶液中，静态吸附30min。再将嫁接香豆素衍生物的分子筛经波长大于310nm的紫外光照射，取0.002g分别分散于3mL浓度为25mg/L的亚甲基蓝和亮蓝水溶液中，静态吸附30min。分子筛光照后对亚甲基蓝的吸附量由28.28mg/g下降到27.62mg/g，对亮蓝G250的吸附量由11.12mg/g下降到3.31mg/g，亚甲基蓝对亮蓝的平衡选择性由2.54提高到8.34。实施例5将0.05g有机物B与1gMCM-41原粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机‑无机杂化的光响应吸附剂，其特征在于该吸附剂载体上嫁接了具有光响应性有机官能团的有机物，该有机物含官能团α，β‑不饱和酮，能在紫外光照射下发生二聚反应并具有以下式A、B或C的结构：

【技术特征摘要】
1.一种用于吸附染料的有机-无机杂化的光响应吸附剂的制备方法，其特征在于该吸附剂载体上嫁接了具有光响应性有机官能团的有机物，该有机物含官能团α，β-不饱和酮，能在紫外光照射下发生二聚反应并具有以下式A、B或C的结构：其制备方法是以介孔分子筛为载体，以含官能团α，β-不饱和酮的有机物为改性剂，制备光响应吸附剂，由以下步骤组成：(1)制备介孔分子筛，所述的介孔分子筛为MCM-41或SBA-15，其制备所用的模板剂分别为十六烷基三甲基溴化铵、EO20PO70EO20；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓勤，朱竞，孙林兵，刘定华，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32