一种功能二氧化硅纳米材料、制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种功能二氧化硅纳米材料的制备及其应用，该防腐剂以二氧化硅纳米材料为载体表面接枝高分子铵；制备方法包括二氧化硅纳米材料的表面改性、表面改性的二氧化硅纳米材料接枝聚乙烯亚胺、QPEI/SiO₂纳米材料的合成、PEI-QPEI/SiO₂纳米材料的合成。本发明结合了二氧化硅纳米材料和高分子材料的优点，使季铵功能基团在吸附剂表面相对集中，与阴离子染料（如甲基橙）形成大量的电子对，能够更有效快速的处理染料废水，该吸附剂可以在更宽的pH范围内使用。

主权项

一种功能二氧化硅纳米材料QPEI/SiO₂作为阴离子染料的吸附剂的应用，其特征在于，所述吸附剂的制备方法包括以下步骤： A、二氧化硅纳米材料的表面改性：将二氧化硅纳米材料分散在醇中，量取适量的γ‑氯丙基三乙氧基硅烷，加入反应容器中，搅拌，加热至醇沸点以上，回流反应，使氯丙基耦合在二氧化硅纳米材料表面；反应完成后，离心分离，并用醇洗涤，洗涤后的产物干燥处理，得到氯丙基化的二氧化硅纳米材料，即CP/SiO₂； B、表面改性的二氧化硅纳米材料接枝聚乙烯亚胺(PEI)：将氯丙基化的二氧化硅纳米材料分散到水中，加入适量的PEI，将混合液加热，回流反应，反应结束后对反应液离心分离，并洗涤样品，除去残留的PEI，干燥后得到PEI/SiO₂纳米材料； C、QPEI/SiO₂纳米材料的合成：将制得的PEI/SiO₂纳米材料，加入适量的环氧丙烷，搅拌下冰浴反应6～10h后升温至环氧丙烷沸点以上，蒸出未反应的环氧丙烷，即得叔胺化的PEI/SiO₂纳米材料；将适量醇倒入叔胺化的PEI/SiO₂纳米材料中，加入适量的氯化苄，于50～70℃下进行回流反应18～24h，反应结束后，过滤，用醇洗涤产物，干燥，得QPEI/SiO₂微粒，即最终制成功能二氧化硅纳米材料； 所述步骤A中二氧化硅纳米材料、γ‑氯丙基三乙氧基硅烷、醇的质量比为：1:(0.5～1):(6～8)，二氧化硅纳米材料粒度为90～150nm，回流反应时间为8～12h，干燥温度为100～150℃，干燥时间为12～24h； 所述步骤B中表面改性的二氧化硅纳米材料、PEI在混合液中的浓度分别为：0.1～0.15g/g和0.2～0.3g/g；回流反应条件为：90～100℃回流反应10～12h，干燥温度为60～100℃，干燥时间为8～12h； 所述步骤C中PEI/SiO₂纳米材料与环氧丙烷的质量比为1:(4～6)，醇、叔胺化的PEI/SiO₂、氯化苄的质量比为(2～3):1:(1～2)；干燥条件为60～100℃下干燥24h以上。