多面体低聚倍半硅氧烷交联杂化材料用于选择性去除酸性染料

摘要

本文以八氨基POSS（OA-POSS）为构建杂化材料的基本结构单元，戊二醛为双功能交联剂，在水相体系中利用简单的希夫碱反应将OA-POSS分子交联形成有机-无机纳米杂化材料。交联反应将POSS分子紧密地结合起来，大大增强了材料的疏水性，使得固-液分离操作变得简单易行。POSS交联杂化材料表面仍残余大量的氨基，可以通过静电作用力选择性吸附含有磺酸基的酸性染料（甲基橙）。动力学研究表明甲基橙在杂化材料表面的吸附过程符合准二级动力学模型。室温下甲基橙在材料表面的吸附等温线满足Langmuir模型，最大吸附容量为237.5mg g-1。热力学研究证实该吸附过程能够自发进行（ΔG=-5.24kJ mol-1），而且属于放热（ΔH=-16.80kJ mol-1）和熵减小（ΔS=-39.45J mol-1K-1）的过程。将此POSS交联杂化材料用于纺织废水中染料的去除研究，结果表明经杂化材料处理后，废水的化学需氧量（COD）的下降率为77.8%，而色度的去除率可达93%。本文研究证明，通过简单有效的交联反应可以实现POSS类分子在吸附分离领域的应用，而交联后杂化材料表面残余的活性基团亦可进一步进行表面修饰，从而为提高对目标分析物的选择性，拓展POSS类材料在分离领域中的应用提供了可能性。