一种介孔氧化硅纳米材料的用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种介孔氧化硅纳米材料的新用途，具体涉及介孔氧化硅纳米材料在 有机磷农药降解上的用途，属于纳米材料的应用领域。
【背景技术】
[0002] 介孔材料由于其具有孔径可在2-50纳米范围可调、孔道有序、比表面积大等优 点，在众多领域具有良好的应用前景。自1992年《自然》杂志报道美孚公司首次合成MCM-41 系列介孔材料以来（Nature，1992, 359, 710-712)，介孔材料备受人们的关注。其结构多样， 主要包括二维六方、三维六方、三维立方、无序相等。在具有各种结构的介孔材料中，介孔氧 化硅材料，比表面积通常在大于100平方米每克，孔容量约为0. 2~0. 9cm3/g，孔径在2~ 50纳米之间可调，已经在生物医药、催化、吸附、分离、传感技术以及光学等前沿科学研究领 域受到广泛关注（Chem. Soc. Rev.，2012, 41，2590 - 2605)。
[0003] 国外的文献指出氧化硅对含有磷酰键的有机磷物质(如甲基磷酸二甲酯， DMMP)具有很好的吸附作用（1?1^8.〇16111乂2013，117，14625-14634 ;1?1^8.〇16111. C2013, 117, 15685-15697)。但是这类研究并没有指出有机磷物质在氧化硅表面会发生降解 反应。
[0004] 本发明指出介孔氧化硅的表面不但富含硅羟基，而且这类硅羟基活性较高，可以 与有机磷分子中磷酰键或硫代磷酰键附近较活泼的基团发生取代反应，使有机磷分子降解 为低毒或无毒的产物，从而对有机磷分子起到降解的作用。本发明拓宽了介孔氧化硅材料 的应用领域，且对有机磷农药的防护等领域有积极的意义。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种介孔氧化硅纳米材料的新用途，即将介孔氧化硅纳米 材料应用于有机磷农药的吸附降解，由于该材料对有机磷农药具有较强的吸附能力并且可 以使其发生降解，进而可为防毒面具、通风虑毒装置等提供有机磷农药吸附降解材料。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007] -种介孔氧化硅纳米材料的新用途，为将介孔氧化硅纳米材料应用于有机磷农药 的吸附降解。
[0008] 优选的，所述介孔氧化硅纳米材料对有机磷农药的吸附降解是指对有机磷农药的 有效成分的吸附降解；所述有机磷农药的有效成分是指有机磷农药中分子结构含有磷酰键 (P=O)或硫代磷酰键（P=S)的有机磷化合物。例如，敌敌畏农药中，有效成分是指敌敌畏(化 学名称：〇, 0-二甲基-0-2, 2-二氯乙烯磷酸酯，化学式是C4H7Cl2O4P, CAS号是62-73-7)。
[0009] 优选的，所述有机磷农药选自敌敌畏、草甘膦、甲拌磷、甲胺磷、毒死蜱、敌百虫、对 氧磷等。
[0010] 优选的，所述介孔氧化娃纳米材料的粒径为50nm-5 Ii m，孔径为2-30nm，比表面积 大于100m2/g，孔容为大于0. lm3/g。
[0011] 优选的，所述介孔氧化硅纳米材料将有机磷农药的有效成分降解为磷酸酯类物 质，如磷酸单甲酯、磷酸二甲酯、磷酸二乙酯或硫代磷酸二乙酯等。
[0012] 一种吸附降解有机磷农药气体的方法，为将所述的介孔氧化硅纳米材料置于含有 有机磷农药气体分子的气氛中，对有机磷农药中的有效成分进行吸附降解。
[0013] 优选的，所述含有有机磷农药气体分子的气氛中，有机磷农药的有效成分的体积 浓度小于lv%。
[0014] 所述的介孔氧化硅纳米材料的制备方法可以为：
[0015] 方法一：溶胶-凝胶法，包括以下步骤：
[0016] ①称取l_2g十六烷基三甲基溴化铵溶于700-750mL去离子水，保持在70-90°C并 持续搅拌；
[0017] ②加入5-6mL浓度为l-3mol/L氢氧化钠溶液；
[0018] ③加入7-8g正硅酸四乙酯，搅拌L 5-3小时；
[0019] ④冷却至室温，离心，在室温下干燥得到白色固体；
[0020] ⑤在管式炉中，以I-KTC (K) /min的速率升温到500-600°C并保持3-6小时，之 后降至室温，即可得到介孔氧化硅纳米颗粒；
[0021] 方法二：水热合成法，包括以下步骤：
[0022] ①将4-6克g F-127模板剂(商品名称Pluronic? F-127,聚乙二醇一聚丙二醇一聚 乙二醇的三嵌段共聚物，相对分子量约为12600, CAS号是9003-11-6,购于Sigma-Aldrich 公司）溶于200-300mL去离子水中；
[0023] ②加入10-15克质量分数为35wt%的浓盐酸中，并不断搅拌；
[0024] ③加入20-30克正硅酸四乙酯；
[0025] ④保持溶液温度在25_50°C条件并搅拌10-36小时；
[0026] ⑤转移④中的溶液到聚四氟乙烯高压反应釜(体积为100毫升）中，90_150°C水热 处理10-36小时；
[0027] ⑥过滤得到白色固体；
[0028] ⑦在管式炉中，以I-KTC (K)/min的速率升温到500-600°C，并保持3-6小时，之 后降至室温；即可得到所需的KIT-5型介孔氧化硅纳米材料。
[0029] 本发明所述介孔氧化硅纳米材料对有机磷农药的吸附降解作用原理在于：述介孔 氧化硅纳米材料是依靠介孔氧化硅材料表面的硅羟基（Si-OH)基团与有机磷农药分子中 P=O (或P=S)基团的特异性作用，将有机磷农药分子吸附至介孔氧化硅材料表面；随后在 Si-OH基团的作用下，使吸附的有机磷分子发生降解，生成低毒甚至无毒的产物。其降解原 理如附图1所示。将介孔氧化硅纳米材料应用于有机磷农药的吸附降解，该用途先进、具有 现实的应用意义，且材料制备简单成熟、易于操作、价格低廉。
【附图说明】
[0030] 图1介孔氧化硅纳米材料对有机磷农药有效成分分子的吸附降解原理图
[0031] 图2实施例1制备的介孔氧化硅纳米颗粒的扫描电子显微镜照片
[0032] 图3实施例1制备的介孔氧化硅纳米颗粒的标准氮气吸附等温线及孔径分布图谱
[0033] 图4实施例1制备的介孔氧化硅纳米颗粒对敌敌畏农药蒸气的吸附/降解产物的 气相色谱-质谱图谱
[0034] 图5实施例2制备的KIT-5型介孔氧化硅材料的透射电子显微镜照片
【具体实施方式】
[0035] 以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或 多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步 骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制 本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具， 而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调 整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0036]实施例1 :介孔氧化硅纳米颗粒材料对敌敌畏农药气体的降解作用（所述的敌敌 畏，其化学名称是：〇, 〇-二甲基-0-2,2-二氯乙烯磷酸酯，化学式是C4H7Cl2O 4P, CAS号是 62-73-7)
[0037] (1)介孔氧化硅纳米颗粒的制造：(溶胶凝胶法）
[0038] ①1.5g十六烷基三甲基溴化铵溶于720mL去离子水中，保持在80°C(353K)并持 续搅拌；
[0039] ②后加入5. 25mL氢氧化钠溶液(浓度为2mol/L);
[0040]③后再加入7. 5g正硅酸四乙酯，搅拌2小时；
[0041] ④冷却至室温，离心，在室温下干燥得到白色固体；
[0042] ⑤在管式炉中，以1°C (K) /min的速率升温到550°C (823K)并保持3小时，之后 降至室温，即可得到介孔氧化硅纳米颗粒。该介孔氧化硅纳米颗粒的分散的球形颗粒、颗粒 直径约为50-80nm，孔径约为2. 4nm，比表面积为1206m2/g，孔容为0? 85m3/g ;扫描电子显微 镜照片如附图2所示，标准氮气吸附等温线及孔径分布图如附图3所示；根据国际纯粹与应 用化学联合会（IUPAC)的分类方法，图3中曲线为第IV型标准氮气吸附等温线；由该等温 线