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基于Pickering HIPEs模板法多孔材料的制备与应用

汪成

基于Pickering HIPEs模板法多孔材料的制备与应用

汪成1
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作者信息

  • 1. 燕山大学
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摘要

多孔材料是一种由相互连通或封闭的孔隙组成的网络结构的材料,吸附性强,广泛应用于化工、医药、食品等领域。目前,高内相乳液(HIPEs)法是合成多孔材料的主要方法之一。与传统的表面活性剂稳定的HIPEs不同,皮克林高内相乳液(PHIPEs)主要通过固体颗粒不可逆地分布在油水界面上,利用静电或空间排斥作用形成稳定的HIPEs。最新研究发现PHIPEs与传统的HIPEs相比,具有更强的抗凝聚特性,因此更适合用于构建多孔性材料的模板。然而目前现有的PHIPEs主要通过化学基固体粒子作为稳定剂,其用于构建多孔性材料存在食品安全性问题。因此,本研究采用食品安全级生物分子制备纳米粒,将其作为稳定剂构建PHIPEs,基于PHIPEs模板法制备出绿色、安全的多孔材料,并对其的吸附性应用进行系统的研究。 首先,基于玉米醇溶蛋白(Zein)和元蘑多糖(HSP)利用物理作用构建玉米醇溶蛋白-元蘑多糖纳米粒(ZHNPs),通过对上述纳米粒进行美拉德反应得到美拉德化玉米醇溶蛋白-元蘑多糖纳米粒(MZHNPs)。通过TEM、XRD、FT-IR、SEM、CD、粒径电位等表征方法对复合物的结构特性和形态学进行研究和观察,结果显示ZHNPs和MZHNPs的平均粒径大小分别为434.6 nm和698 nm,Zeta电位值为-22.8 mV和-19.6 mV。ZHNPs和MZHNPs为非结晶或半结晶物质,都是近似球形或亚球形的颗粒,边缘非常整齐和规则。在上述研究的基础上,通过自组装方法将山荆子多酚(MBP)引入到ZHNPs和MZHNPs二元复合物中,制备ZHMNPs和MZHMNPs三元复合物。三元复合物ZHMNPs或MZHMNPs的平均粒径为819.10-979.40 nm,表面电位为-21.6-25.2 mV。通过透射电镜表明制备的ZHMNPs大小均匀,它们相对规则,呈球形,而MZHMNPs呈不规则形状。 然后,以不同浓度的ZHNPs或MZHNPs作为稳定剂,分别构建PHIPEs,并以此为模板分别制备多孔材料PM-ZHNPs和PM-MZHNPs。再使用基于ZHNPs稳定的 PHIPEs 和 MZHNPs 稳定的 PHIPEs 模板分别制备了 PM-ZHNPs 和 PM-MZHNPs。通过对PMs的结构特性和形态学进行研究和观察,结果显示四种PMs均具有多孔网状结构,并且具有较大的比表面积和均匀的孔隙。此外,PMs还具有半结晶的特性。 最后,在上述研究的基础上,分别以ZHMNPs或MZHMNPs作为稳定剂制备PHIPEs,并对其储藏稳定性、离心稳定性,冻融稳定性和热稳定性进行研究,结果显示PHIPEs具有较强的理化稳定特性。基于上述PHIPEs模板分别构建多孔材料PM-ZHMNPs和PM-MZHMNPs,并对其吸附特性进行系统的研究。结果表明,在吸油方面,所有的多孔材料都呈现出快速和出色的吸油性能, PM-ZHMNPs (5:5:1)的吸油率最高为75.84 g/g;在吸附重金属方面,pH、温度和吸附剂用量对多孔材料在水中吸附重金属离子具有一定的影响,在模拟胃肠消化液中的Pb2+和Cu2+该PM是也表现出更强的的吸附能力。

关键词

多孔材料/高内相乳液模板法/稳定性/吸附特性

引用本文复制引用

授予学位

硕士

学科专业

化学工程

导师

李小雨/罗飞

学位年度

2023

学位授予单位

燕山大学

语种

中文

中图分类号

TQ
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