【導(dǎo)讀】、透射電子顯微鏡,掃描電子顯微鏡((SEM),X射線光電子能譜分析(XPS)、激。分別以甲基橙和4一硝基苯酚為目標(biāo)降解物，研究了光催化劑在可見光下對有。機(jī)污染物的光催化降解性能，探討了復(fù)合光催化材料的結(jié)構(gòu)與光催化性能之間的關(guān)系。

　　

【正文】 13 日本開發(fā)了具有抗菌作用的新型熒光燈，在該燈表面涂敷了光催化殺菌劑 TiO2，能分解燈表面的油漬、空氣中的菌類，消除異臭等，可望替代目前普通熒光燈。 飲用水處理上，同濟(jì)大學(xué)李田等人將 TiO2 固定在玻璃纖維網(wǎng)上制成催化膜，用來深度凈化飲用水，降低自來水中總有機(jī)物量和細(xì)菌 總數(shù)，全面改變水質(zhì)，達(dá)到了直接飲用的安全標(biāo)準(zhǔn)。 衣康酸概述 衣康酸（ Itaconic Acid）是一種無毒不飽和二元有機(jī)酸的生物試劑，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。衣康酸及其酯類是生產(chǎn)化纖、藥物、塑料、橡膠、表面活性劑、合成樹脂、無毒食品包裝材料、粘著劑、除草劑、除垢劑等的工業(yè)原料。衣康酸聚合物有特殊光澤，透明等性 能，適合于制造人造寶石和特種透鏡，以及防水性能良好的抗化學(xué)劑和涂料等。它與其他各種胺生成的吡咯烷酮衍生物可用于洗滌劑、醫(yī)藥、除草劑之中。衣康酸廣泛應(yīng)用于合成纖維樹脂、農(nóng)藥、塑料、橡膠、涂料、離子交換劑 等工業(yè)領(lǐng)域 [8, 9]。 衣康酸的結(jié)構(gòu)與性能 衣康酸學(xué)名為甲叉琥珀酸，亞甲基丁二酸，是 一種 無毒的 不飽和二元有機(jī)酸 ， 常溫下為白色晶體， 溶于水，乙醇等其它溶劑； 在酸性、中性和弱堿性條件下性質(zhì)穩(wěn)定，三種異構(gòu)體在強(qiáng)堿性條件下可以相互轉(zhuǎn)化。 它具有活潑的化學(xué)性質(zhì)，可自身聚合 或 與其他單體聚合 ； 能進(jìn)行各種加成反應(yīng) ， 酯化反應(yīng)和聚合反應(yīng) 。 衣康酸的分子式為 C5H6O4，分子量 ，結(jié)構(gòu)式如下圖（圖 15）： 圖 15 衣康酸結(jié)構(gòu)式 純衣康酸是白色粉狀結(jié)晶或無色晶體，產(chǎn)品不吸潮，在高溫條件下不結(jié)塊 ， 過熱能分解 。 衣康酸在水溶液中由于分子內(nèi)雙鍵的加水作用，可形成少量羥基酸。 衣康酸的發(fā)展及應(yīng)用 ⑴ 可與氨、胺類堿性惡臭物及硫化氫等酸性惡臭物反應(yīng)，制成具有除臭功能的紙張、塑料膜等系列產(chǎn)品。 ⑵ 衣康酸與苯乙烯及丁二烯共聚可制成 SBR 乳膠，可用于紙張涂膜，使紙張強(qiáng)韌及印刷圖案鮮艷；用于金屬、混凝土涂料，易于著色且不受自然條件影響；用于油漆添加劑可提高油漆品質(zhì)；用于地毯上漿可使合成纖維地毯經(jīng)久耐用。 ⑶ 衣康酸與丙烯酸或甲基丙烯酸或其酯類聚合制成樹脂，可用于表面涂層及乳化漆。作為皮革涂層可增加皮革的可塑性；用 作汽車、電器、冷庫涂料具有粘著力強(qiáng)、色澤美觀且抗惡劣氣候等優(yōu)點(diǎn)；用作電泳涂料具有優(yōu)良的附著力；加入多價(jià)金屬氧化物可制成擠壓性能好、粘結(jié)力強(qiáng)、生理適應(yīng)性好的牙科粘合劑；添加氯烷基二甲基芐基氯化銨可制成水咸陽師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 14 溶性涂料，用于食品包裝材料，可減少包裝物表面細(xì)菌污染。 ⑷ 衣康酸制成酯類可用于油漆、弱酸性離子交換樹脂、潤滑油添加劑、粘結(jié)劑和增塑劑、粉壓塑料以及密封膠 。 ⑸ 衣康酸用于其它衍生物可用作醫(yī)藥、化妝品試劑、潤滑劑、增稠劑、除草劑以及改善絲毛織我性能 [8,9]。 插層法概述 插層復(fù)合法是將單體或聚合物插入 粘土片層間，改善粘土的片層結(jié)構(gòu)，使粘土片層分散于聚合物中，形成聚合物粘土納米復(fù)合材料。聚合物與粘土達(dá)到分子水平的復(fù)合，增加了聚合物與粘土的界面相互作用，從而使復(fù)合材料具有卓越的力學(xué)性能。 插層法分為三種：① 插層聚合：將單體或插層劑插層于具有層狀結(jié)構(gòu)的云母類硅酸鹽中，然后單體或插層劑在硅酸鹽的片層之間聚合。在此插層過程中，單體或插層劑被插入到硅酸鹽的片層間，參與聚合反應(yīng)使得片層間距慢慢增大甚至解離，使填料在聚合物基體中分散到納米尺度，從而獲得納米級別的復(fù)合材料。其本質(zhì)是結(jié)合了插層和原位聚合。 ②溶液插層：在聚合 物溶液中直接把聚合物嵌入到無機(jī)物層間坑道中。 ③ 熔體插層：將聚合物用熔融法直接嵌入，制得納米復(fù)合材料 [21]。 插層工藝簡單，原料來源豐富、價(jià)廉。片層無機(jī)物只在一維方向上處于納米級，粒子不易團(tuán)聚，分散較容易。納米粒子的片層結(jié)構(gòu)在復(fù)合材料中高度有序，復(fù)合材料有很好的阻隔性和各相異性。利用插層技術(shù)制成的復(fù)合固體材料，不僅可提高了力學(xué)性能還能獲得許多功能特性。 本課題研究內(nèi)容、可行性分析及創(chuàng)新點(diǎn) 本課題的研究內(nèi)容 ⑴ 利用溶液插層法， 以過硫酸鉀為引發(fā)劑、 N, N亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑， 將海藻 酸鈉與鈉化累托石通過水溶液聚合法與丙烯酰胺和衣康酸接枝共聚合成插層納米復(fù)合型水凝膠膜。 考察溫度、中和度、累托石用量、單體用量、引發(fā)劑用量、交聯(lián)劑用量等因素對復(fù)合凝膠膜吸液倍率及綜合性能的影響，優(yōu)選出最佳實(shí)驗(yàn)參數(shù)。 ⑵ 通過傅立葉變換紅外光譜儀 (IR)、掃描電子顯微鏡 (SEM)、 X射線衍射儀 (XRD)、熱重分析 (TGA)等分析手段對復(fù)合凝膠膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征及熱性能分析 。 ⑶ 探討該凝膠膜對牛血清白蛋白 、水楊酸的吸附及緩釋行為，為其結(jié)構(gòu)效應(yīng)的認(rèn)識及其應(yīng)用提供依據(jù)和參考。 本課題的可行性分析及創(chuàng)新點(diǎn) 丙烯酸系水凝膠吸水速率慢、耐鹽性差，強(qiáng)度低，不可降解，會危害健康；丙烯酰胺型水凝膠耐鹽性好、吸水速度快，強(qiáng)度高；天然多糖來源豐富、可再生、易生物降解且對機(jī)體無毒副作用；添加無機(jī)粘土可以降低成本、提高性能； 衣康酸是 一種 無毒 不飽和二元有機(jī)酸 的生物試劑，具有雙鍵結(jié)構(gòu)和羧基結(jié)構(gòu)， 其聚合物有特殊光澤，透明等性能；因此 15 本研究欲用衣康酸取代丙烯酸制備性能優(yōu)越的水凝膠。 因?yàn)槔弁惺瘜娱g的 Ca2+， Al3+易與海藻酸鈉形成凝膠會影響其插層，所以在此采用經(jīng)焦磷酸鈉鈉化改性的累托石制備插層材料； 由于海藻酸鈉可生物降解，并且無毒性不 污染，加入鈉化累托石后材料的熱穩(wěn)定性和抗紫外能力都有所提高；而加入丙烯酰胺后，可以提高復(fù)合材料的耐鹽性，加入衣康酸可以增強(qiáng)復(fù)合材料的親水性，提高力學(xué)性能，制備出性能較好的生物材料。 該凝膠膜具有 特殊光澤、光滑透明，吸水快、耐鹽性好、保水能力強(qiáng)、凝膠強(qiáng)度好、無毒害、易降解及成本低等優(yōu)點(diǎn)，并且吸液后仍能保持膜狀結(jié)構(gòu)，是一種新型生物材料，可以應(yīng)用于生物、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域。 2 實(shí)驗(yàn)部分 藥品試劑與儀器設(shè)備 藥品試劑 累托石 (REC)：湖北名流累托石有限公司；甘油：分析純，天津市登峰 化學(xué)試劑廠；氫氧化鈉：分析純，天津市登峰化學(xué)試劑廠；丙烯酰胺 (AM)：分析純，天津市博迪化工有限公司；過硫酸鉀：分析純，天津市化學(xué)試劑六廠； N， N亞甲基雙丙烯酰胺：分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；無水乙醇：分析純，洛陽市化學(xué)試劑廠； 無水乙醇 6mol/LHCl 硝酸銀甘油丙烯酸環(huán)己烷 ； 冰醋酸 ； 氯仿 名稱 級別 生產(chǎn)廠家 N,N亞甲基雙丙烯酰胺 AR 湖南湘中精細(xì)化工廠 過硫酸鉀 AR 天津市化學(xué)試劑廠 環(huán)氧氯丙烷 AR 天津市化學(xué)試劑廠 殼聚糖 AR 天津市化學(xué)試劑廠 累托石 AR 湖北名流累托石有限公司 氫氧化鈉 AR 天津市富祿化工試劑廠 三甲胺水溶液 AR 天津市化學(xué)試劑廠 鈦酸丁酯 焦磷酸鈉 AR 冰醋酸 無水乙醇 6mol/LHCl 硝酸銀 甘油 咸陽師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 16 丙烯酸 環(huán)己烷 氯仿 十六烷基 三甲基溴化銨 AR 天津市化學(xué)試劑廠 儀器設(shè)備 鼓風(fēng)干燥箱： 101A1B 型，上海實(shí)驗(yàn)儀器廠有限公司；電熱恒溫水浴鍋： DK981 型，天津市泰斯特儀器有限公司；電動攪拌器： JJ1 型，常州國華電氣有限公司；數(shù)控超聲波：KQ5200DE 型，昆山 市超聲儀器有限公司；精密電子天平： BS 224 S 型，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；傅立葉變換紅外光譜儀： IRPRESTIGE21 型，日本島津制作所；紫外可見分光光度計(jì)： 型，差熱掃描量熱儀： Q100 型，美國；掃描電鏡： JSM6380型， JSM 公司；馬弗爐： MF900型， 南京高溫儀器生產(chǎn)廠。 名稱 型號 來源 鼓風(fēng)干燥箱 101A1B 型 上海實(shí)驗(yàn)儀器廠有限公司 數(shù)控超聲波清洗器 KQ5200DE 型 昆山市超聲儀器有限公司 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 DF101S 型 河南 省予華儀器有限公司 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 DF101B 型 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司 紫外分光光度計(jì) SPECORD50 德國 精密電子天平 BS 224 S 型 賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公 司 傅立葉變換紅外光譜儀 IRPrestige21 型 日本 差熱掃描量熱儀 WCT1 型 美國 紅外線快速干燥器 WS701 型 上海市吳淞五金廠 17 實(shí)驗(yàn)方法 （ 1） 鈉化累托石的制備 稱取 20g 原累托石和 焦磷酸鈉倒入裝有攪拌裝置的三口燒瓶中，將溫度設(shè)定到60oC,反應(yīng) 16h。然后離心、抽濾、洗滌、干燥。 （ 2）有機(jī)化累托石的制備 將 15g 鈉化累托石放入 1000ml 燒杯中， 285ml 蒸餾水，超聲分散 10min 后，將燒杯放在 70~80oC 水浴鍋中。用 1ml/L NaOH 溶液調(diào)節(jié) pH 值為 9~10，用適量蒸餾水配制 十六烷基三甲基溴化銨柱化劑溶液，加溫?cái)嚢柘碌渭拥嚼弁惺瘧腋∫褐校渭油旰?，恒溫反?yīng) 8h。靜置 24h，離心，洗滌 ，在烘箱中于 80oC 下干燥，研磨。 （ 3） 柱撐溶液 (3 份 4g 累托石 )的制備 將 鈦酸丁酯和 、冰醋酸加入裝有 無水乙醇的三口瓶中攪拌 30min制得溶液 ① 向裝有 無水乙醇溶液的燒杯中加 6mol/L的 HCl，將 pH值調(diào)為 1~2。制得溶液 ② 劇烈攪拌下將 ② 以約 20 滴每分鐘的速率滴加到 ① 中，滴完得均勻液體。 （ 4） OREC 懸浮液 4g 的有機(jī)化累托石通過超聲波分散在 396g 去離子水中配置 1wt%的 OREC 懸浮液，并在室溫下攪拌 1h 從而獲得 1wt%的懸浮 液 （ 5） TiO2/累托石復(fù)合材料的制備 將柱撐溶液以 12 滴 /min 的速度滴入有機(jī)化累托石的懸浮液中， 80oC 下先在超聲波中反應(yīng) 2h，再在恒溫水浴下攪拌 3h，然后室溫陳化 15h，用 NaOH 稀溶液 （ 5mol/L） 調(diào)節(jié)pH 值在 2~3 之間。離心，將離心所得的固體在紅外干燥器中干燥。 干燥后的樣品，放入煅燒爐中以 500oC 的溫度下反應(yīng) 4h。 （ 6） AgAgClTiO2/OREC 取 1 g 樣品分散在去離子水中 , 攪拌 10 min, 再加入 10 mL molL1 的 AgNO3 溶液 , 繼續(xù)攪拌 20 min, 再按加入 10mL molL1 的 HCl, 繼續(xù)攪拌 20 min, 過濾 , 用去離子水洗滌多次 , 所得樣品干燥 , 再用鈉燈光照 1 h, 燈距為 12 cm, 即得 Ag@AgCl 修飾 TiO2樣品 （ 7）季銨化殼聚糖的制備 在三口燒瓶中加環(huán)氧氯丙烷 冰水浴攪拌 ，在另一三口燒瓶中放 254 克的三甲銨溶液加氫氧化鈉顆粒，放出氣體三甲胺，通入環(huán)氧氯丙烷中，一小時(shí)通完，繼續(xù)在冰水中反應(yīng)半小時(shí)，車去冰水。在室溫下攪拌兩小時(shí)，加入殼聚糖 8 克，攪拌 2 小時(shí)，移出反應(yīng)液，靜置分 層，抽濾，用無水乙醇洗滌，干燥，的白色晶體 （ 8）高吸水樹脂的制備（反相溶液聚合法） 磁力攪拌 952 常州國華電器有限公司 循環(huán)水式多用真空泵 SHB111 鄭州長城科工貿(mào)有限公司 馬沸爐 MF900型 中國 紅外快速干燥 器 咸陽師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 18 水相：將 1g 殼聚糖溶于 %的醋酸溶液中制得溶液 ① ；將 累托石溶于 2ml蒸餾水中，超聲 10 分鐘制得溶液 ② 。將 ② 加入 ① 中，攪拌 1 小時(shí)。再加入 甘油，繼續(xù)攪拌 3 小時(shí)。在冰水浴且攪拌的狀態(tài)下加入中和度為 70%的丙烯酸溶液（ 的 NaOH固體配成 40%的溶液與 ），繼續(xù)加入 ， 亞甲基雙丙烯酰胺。 油相： 120ml 環(huán)己烷和 30ml 氯仿 放入 60oC 有回流裝置的三口瓶中，攪拌狀態(tài)下加入1gspan80 和 。 將水相滴加到油相中，在 80oC 下交聯(lián) 2h，陳化 15h，底層交聯(lián)物用無水乙醇分散，干燥得到淡黃色固體。 累托石改性處理 累托石的煅燒：將原累托石研磨，用 160 目分樣篩過篩，將過篩得到的累托石于 MF900型馬弗爐在 850℃高溫下煅燒 4 h。 累托石的鈉化：取一定量煅燒過的累托石配成 15%懸浮液，加入累托石質(zhì)量的 3%鈉化劑焦磷酸鈉，在 60℃溫度下攪拌反應(yīng) 12 h 后抽濾，濾餅用去離子水反復(fù)洗滌，抽濾，干燥得鈉 化累托石 (Na+REC)。 復(fù)合物的制備 首先將鈉化累托石加適量水配成懸浮液，超聲分散 10 min，在強(qiáng)機(jī)械攪拌下，加入少量甘油，再將海藻酸鈉配成水溶液逐滴加到鈉化累托石懸浮液中反應(yīng) 1 h。再加入一定量單體（衣康酸和丙烯酰胺）和引發(fā)劑過硫酸鉀反應(yīng) 2 h。再加入交聯(lián)劑 N,N亞甲基雙丙烯酰胺反應(yīng) 40 min。反應(yīng)完全后倒玻璃板上流延成膜于 60℃下干燥。 圖 21 水凝膠合成工藝流程圖 復(fù)合物的表征 結(jié)構(gòu)表征 紅外光譜 (IR)分析：采用日本島津 IRPRESTIGE21 型傅立 葉變換紅外光譜儀