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纳米二氧化钛表面印迹聚合物脱除油品中有机硫化物及机理研究

作　者: 徐平平
导　师: 闫永胜
学　校: 江苏大学
专　业: 应用化学
关键词: 有机硫化物脱硫表面分子印迹纳米TiO2 二苯并噻吩
分类号: TE621
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

二苯并噻吩类是汽油和柴油中重要的有机硫化物,由于空间位阻它们很难被除去,因此它们是脱硫研究领域的一大挑战。燃烧这些有机硫化物产生的二氧化硫不仅形成了酸雨而且也导致了设备腐蚀和催化剂中毒。而且有哮喘、肺气肿等肺病的人们大多数也是因为受这些污染物的影响。纳米TiO2作为一种多功能性材料越来越引起人们关注,而且已经被应用于诸多重要的领域。分子印迹技术(Molecular Imprinting Technique, MIT)是近年发展起来制备对目标分子具有特异识别能力的聚合物的新技术。分子印迹聚合物(Molecular imprinted polymers, MIPs)具有亲和性和选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长等特点,因而在色谱分离、手性物质拆分、仿生传感器、固相萃取等分析化学领域显示出很好的应用前景。本研究选择纳米TiO2作为基质来制备分子印迹聚合物,并用于脱除模拟油品中二苯并噻吩类有机硫化物。本论文主要包括以下三个方面内容：(1)纳米TiO2表面分子印迹聚合物选择性地吸附油品中二苯并噻吩有机硫化物的研究以TiO2作为基质运用表面分子印迹技术制备分子印迹聚合物的吸附实验详细地研究了表面印迹物的吸附行为,包括动力学、吸附平衡和热力学性质,同时也考察了可能的印迹吸附机理。结果表明：利用这种方法制备的印迹聚合物能够选择性地脱除模拟油品中的二苯并噻吩。(2)改性的纳米TiO2表面分子印迹聚合物选择性地吸附油品中二苯并噻吩有机硫化物的研究在甲苯溶液中制备一种新型的改性纳米TiO2的分子印迹聚合物。印迹聚合物的结构和特性由红外光谱仪、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜以及氮气吸附-解吸附分析仪表征而得。吸附行为通过动力学、平衡以及热力学实验结果来评价。结果表明：基质经过改性后制备的分子印迹聚合物比未改性制备的聚合物有着更快的传质动力学、更大的吸附容量和更高的选择性。(3)基于TiO2作为牺牲基质合成的分子印迹聚合物选择性地吸附油品中二苯并噻吩有机硫化物的研究表面印迹技术结合牺牲基质的方法用来合成以纳米TiO2作为牺牲基质的新型分子印迹聚合物。将这种牺牲基质的印迹聚合物与TiO2、牺牲基质的非印迹聚合物以及以TiO2作为基质合成的表面分子印迹聚合物相比较。结果表明：牺牲基质的印迹聚合物对DBT显示出更快速的吸附动力学。并且在模拟油品中这几种物质对DBT的吸附能力遵循顺序：牺牲基质的印迹物>表面分子印迹物>牺牲基质的非印迹物>TiO2。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-15
第一章绪论  15-35
  1.1 油品中硫化物脱除的应用研究进展  15-20
    1.1.1 油品脱硫的概述  15-16
    1.1.2 油品中硫化物种类和性质  16-17
    1.1.3 油品中硫化物脱除的研究进展  17-20
  1.2 分子印迹技术的研究进展  20-32
    1.2.1 分子印迹技术的起源  20
    1.2.2 分子印迹技术的作用原理和方法  20-23
    1.2.3 分子印迹聚合物的制备  23-29
    1.2.4 分子印迹技术的应用  29-32
  1.3 课题的研究背景、目的及意义与研究内容  32-35
    1.3.1 研究背景、目的及意义  32-33
    1.3.2 研究内容  33-35
第二章纳米TiO_2表面分子印迹聚合物的制备以及对脱除存在于油品中二苯并噻吩的分离特性的研究  35-47
  2.1 引言  35
  2.2 实验部分  35-37
    2.2.1 实验药品  35
    2.2.2 主要仪器装置  35-36
    2.2.3 纳米TiO_2表面分子印迹聚合物和非印迹聚合物的制备  36-37
    2.2.4 吸附实验  37
  2.3 结果与讨论  37-45
    2.3.1 扫描电镜表征  37-38
    2.3.2 红外光谱表征  38-39
    2.3.3 吸附动力学  39-41
    2.3.4 吸附等温线  41-43
    2.3.5 选择性  43-45
  2.4 本章小结  45-47
第三章表面分子印迹法制备的分子印迹材料应用于二苯并噻吩的识别  47-57
  3.1 引言  47
  3.2 实验部分  47-50
    3.2.1 实验药品  47-48
    3.2.2 主要仪器装置  48
    3.2.3 分子印迹聚合物的制备  48-49
    3.2.4 吸附动力学实验  49-50
  3.3 结果与讨论  50-56
    3.3.1 饱和吸附容量  50-51
    3.3.2 吸附机理研究  51
    3.3.3 吸附动力学实验  51-53
    3.3.4 吸附等温线实验  53-55
    3.3.5 选择性实验  55-56
  3.4 本章小结  56-57
第四章改性纳米TiO_2表面分子印迹聚合物选择性地吸附油品中的二苯并噻吩有机硫化物  57-71
  4.1 引言  57
  4.2 实验药品与仪器  57-58
    4.2.1 实验药品  57-58
    4.2.2 主要仪器装置  58
  4.3 改性的分子印迹聚合物的制备  58-60
    4.3.1 包覆的合成材料的制备  58
    4.3.2 乙烯基改性的合成材料的制备  58-59
    4.3.3 乙烯基改性的分子印迹聚合物的制备  59-60
  4.4 吸附实验  60-61
    4.4.1 吸附动力学  60
    4.4.2 吸附等温线  60
    4.4.3 选择性  60-61
  4.5 结果与讨论  61-70
    4.5.1 红外光谱表征  61
    4.5.2 X-射线衍射图谱  61-62
    4.5.3 扫描电镜分析  62-63
    4.5.4 氮气吸附-解吸附分析实验  63
    4.5.5 吸附动力学实验  63-65
    4.5.6 吸附等温线实验  65-68
    4.5.7 选择性实验  68-70
  4.6 本章小结  70-71
第五章基于TiO_2作为牺牲基质的分子印迹聚合物选择性地吸附油品中的二苯并噻吩有机硫化物  71-85
  5.1 引言  71
  5.2 实验药品与仪器  71-72
    5.2.1 实验药品  71
    5.2.2 主要仪器装置  71-72
  5.3 中空分子印迹聚合物的制备  72-73
    5.3.1 纳米TiO_2表面分子印迹聚合物的制备  72
    5.3.2 中空分子印迹聚合物的制备  72-73
  5.4 吸附实验  73-74
    5.4.1 吸附动力学  73
    5.4.2 吸附等温线和选择性  73-74
  5.5 结果与讨论  74-83
    5.5.1 红外光谱表征  74-75
    5.5.2 X-射线衍射图谱  75-76
    5.5.3 透射电镜表征  76
    5.5.4 氮气吸附-解吸附分析实验  76-77
    5.5.5 吸附动力学实验  77-79
    5.5.6 吸附等温线实验  79-81
    5.5.7 选择性实验  81-83
    5.5.8 样品应用分析  83
  5.6 本章小结  83-85
第六章结论及下一步工作建议  85-89
  6.1 结论  85-86
  6.2 创新点  86-87
  6.3 展望  87-89
参考文献  89-101
攻读学位期间发表及录用待发表的学术论文  101-103
致谢  103-105
附录一:中英文符号及缩写对照表  105-106

纳米二氧化钛表面印迹聚合物脱除油品中有机硫化物及机理研究

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