一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料及其制备和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于染料降解材料及其制备和应用领域，特别涉及一种表面接枝离子液体 的氧化硅/钯杂化材料及其制备和应用。
【背景技术】
[0002] 甲基橙是一种水溶性染料，广泛地应用于纺织印染行业，同时，甲基橙也是典型的 致癌致畸变有害物质，对环境和人体危害巨大。因此，降解纺织印染行业废水中的甲基橙对 保护环境和人体健康有重要意义。现有的降解甲基橙的方法多是利用半导体材料（例如二 氧化钛）的光催化效应或多种化学物理综合作用（包括氧化、辐射、超声等作用）使甲基橙 降解。但这些技术所需设备昂贵、工艺复杂、处理效率低下，很难满足现实需要。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材 料及其制备和应用，本发明实施简便、可以快速彻底地降解印染废水中的甲基橙，保护环境 和人体健康，同时无需投入大量资金购买设备和占地建厂，节省了大量人力、物力和社会财 虽O
[0004] 本发明的一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料，所述表面接枝离子液体 的氧化硅/钯杂化材料为将离子液体通过固载在多孔氧化硅上的链转移剂接枝到多孔氧 化硅上，然后和钯杂化得到。
[0005] 所述离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐；链转移剂为3-硫基丙基三甲氧基 硅烷MPTS。
[0006] 本发明的一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料的制备方法，包括：
[0007] (1)多孔氧化硅的制备：
[0008] 将硅源溶于水中，加入硫酸，室温搅拌反应3_6h，陈化，然后调节pH为9-11， 70-120°C条件下，水热处理8-12h，干燥，得到多孔氧化硅；其中硅源、硫酸的比例为3-10g : 10-50mL ；
[0009] (2)链转移剂在多孔氧化硅上的固载
[0010] 将上述多孔氧化硅浸入有机溶剂中，加入链转移剂，在氮气保护下室温反应 12-24h，过滤，洗涤，得到表面固载链转移剂的多孔氧化硅；其中多孔氧化硅、有机溶剂、链 转移剂比例为：l-3g :10-30mL :0· 1-0. 6mL ;
[0011] (3)氧化硅表面接枝离子液体
[0012] 将上述表面固载链转移剂的多孔氧化硅加入到N，N-二甲基甲酰胺中，分别加入 偶氮二异丁基和离子液体，氮气保护下，80-KKTC反应10_24h，过滤、洗涤、干燥，得到表面 接枝离子液体的氧化硅；其中表面固载链转移剂的多孔氧化硅、N，N-二甲基甲酰胺、偶氮 二异丁基、离子液体的比例为：l_5g :20-80mL :0. 01-0. 05g :l-5g ;
[0013] (4)表面接枝离子液体氧化硅与钯杂化材料的制备
[0014] 将上述表面接枝离子液体的氧化硅加入到氯化钯溶液中，超声，搅拌，过滤，然后 再加入还原剂还原，即得表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料；其中表面接枝离子液 体的氧化娃、氯化钮溶液、还原剂的比例为0. 1-0. 4g :8-35mL :l-5mL。
[0015] 所述步骤（1)中硅源为硅酸钠；硫酸为体积百分浓度为1-50%硫酸；多孔氧化硅 的比表面积为200-500m 2/g，孔径14-26nm。
[0016] 所述步骤（1)中陈化温度为50-75°C，时间5-10h ;干燥温度为100-120°C，时间为 8-12h〇
[0017] 所述步骤（1)中用氨水调节pH。
[0018] 所述步骤（2)中有机溶剂为甲苯；链转移剂为3-硫基丙基三甲氧基硅烷MPTS。
[0019] 所述步骤（3)中离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐。
[0020] 所述步骤（4)中氯化钮的浓度为5. 8-8mM ;还原剂为硼氢化钠水溶液，浓度为 10-15mM。
[0021] 所述步骤⑷中超声时间为5-10min，搅拌时间为10-20min ;还原时间为 2_10min〇
[0022] 所述离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐的制备：将6g的1-甲基咪唑加热至 80°C，然后缓慢滴加 IOg的溴丙烯，反应48小时，反应结束后，用乙酸乙酯洗涤混合物多次， 40°C真空干燥6小时，得产物1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐。
[0023] 离子液体制备反应方程式：
【主权项】
1. 一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料，其特征在于：所述表面接枝离子液 体的氧化硅/钯杂化材料为将离子液体通过固载在多孔氧化硅上的链转移剂接枝到多孔 氧化硅上，然后和钯杂化得到。
2. 根据权利要求1所述的一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料，其特征在于： 所述离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐；链转移剂为3-硫基丙基三甲氧基硅烷MPTS。
3. -种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料的制备方法，包括： (1) 将硅源溶于水中，加入硫酸，室温搅拌反应3-6h，陈化，然后调节pH为9-11， 70-120°C条件下水热处理8-12h，干燥，得到多孔氧化硅；其中硅源、硫酸的比例为3-10g : 10-50mL ； (2) 将上述多孔氧化硅浸入有机溶剂中，加入链转移剂，在氮气保护下室温反应 12-24h，过滤，洗涤，得到表面固载链转移剂的多孔氧化硅；其中多孔氧化硅、有机溶剂、链 转移剂比例为：l-3g :10-30mL :0· 1-0. 6mL ; (3) 将上述表面固载链转移剂的多孔氧化硅加入到N，N-二甲基甲酰胺中，分别加入偶 氮二异丁基和离子液体，氮气保护下，80-KKTC反应10_24h，过滤、洗涤、干燥，得到表面接 枝离子液体的氧化硅；其中表面固载链转移剂的多孔氧化硅、N，N-二甲基甲酰胺、偶氮二 异丁基、离子液体的比例为：l-5g :20_80mL :0. 01-0. 05g :l_5g ; (4) 将上述表面接枝离子液体的氧化硅加入到氯化钯溶液中，超声，搅拌，过滤，然后再 加入还原剂还原，即得表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料；其中表面接枝离子液体 的氧化娃、氯化钮溶液、还原剂的比例为〇. 1-0. 4g :8-35mL :l-5mL。
4. 根据权利要求3所述的一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料的制备方法， 其特征在于：所述步骤（1)中硅源为硅酸钠；硫酸为体积百分浓度为1-50%硫酸；多孔氧 化硅的比表面积为200-500m 2/g，孔径14-26nm。
5. 根据权利要求3所述的一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料的制备方法， 其特征在于：所述步骤（1)中陈化温度为50-75°C，时间5-10h ;干燥温度为100-120°C，时 间为8-12h。
6. 根据权利要求3所述的一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料的制备方 法，其特征在于：所述步骤（2)中有机溶剂为甲苯；链转移剂为3-硫基丙基三甲氧基硅烷 MPTS0
7. 根据权利要求3所述的一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料的制备方法， 其特征在于：所述步骤（3)中离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐。
8. 根据权利要求3所述的一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料的制备方法， 其特征在于：所述步骤（4)中氯化钯的浓度为5. 8-8mM ;还原剂为硼氢化钠水溶液，浓度为 10-15mM。
9. 根据权利要求3所述的一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料的制备方 法，其特征在于：所述步骤（4)中超声时间为5-10min，搅拌时间为10-20min ;还原时间为 2_10min〇
10. -种如权利要求1所述的表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料的应用，其特征 在于：应用于降解甲基橙，具体为：将杂化材料加入到甲基橙水溶液中，再加入H 2O2，静置， 甲基橙水溶液褪色；其中杂化材料、甲基橙水溶液、H2O 2的比例为0. 01-lg :I-10mL :l-10mL。
11.根据权利要求10所述的一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料的应用，其 特征在于：所述H2O2的浓度为10-30% ;甲基橙水溶液的浓度为0. l-100mg/L ;静置时间为 5-20h〇
【专利摘要】本发明涉及一种表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料及其制备和应用，所述表面接枝离子液体的氧化硅/钯杂化材料为将离子液体通过固载在多孔氧化硅上的链转移剂接枝到多孔氧化硅上，然后和钯杂化得到。以硅酸钠为硅源，通过硅酸钠在酸性条件下的水解反应制备多孔氧化硅。将带有双键的可聚合的离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐通过固载在多孔氧化硅上的链转移剂MPTS接枝到多孔氧化硅上。利用咪唑阳离子对氯化钯特有的吸附能力，经硼氢化钠还原，可以制备出含钯的杂化材料。应用于降解甲基橙。本发明实施简便，可以快速彻底地降解印染废水中的甲基橙，保护环境和人们身体健康。
【IPC分类】C02F1-72, B01J31-02, B01J31-28
【公开号】CN104588111
【申请号】CN201410837109
【发明人】王玥, 郭建生, 贾浩, 焦风双, 张岳兰, 张驰, 赵琴, 刘岩
【申请人】东华大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月24日