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稀土元素因其独特的物理化学性质广泛应用于催化、光学和磁学等领域。但是稀土金属过度的消耗和开发,导致稀土保有量的迅速下降和资源的严重浪费。另一方面,工业应用的增加导致生态环境中稀土产品废弃物的积累,容易造成公共和生态健康风险。所以吸附分离稀土元素具有极高的经济价值和生态价值。以介孔材料为载体的吸附法因其设备要求简单、成本低廉、回收效率高和绿色环保等优点广泛应用于稀土分离领域。本文分别以EO20PO70EO20(P123)和纳米晶纤维素(Nanocrystalline celluloses,NCCs)为结构导向模板,分别采用软模板法、硬模板法、共缩聚法、后接枝法和蒸发诱导自组装法(Evaporation-induced self-assembly,EISA)等,合成了一系列磷酸功能化的有序介孔硅材料,并用于选择性吸附分离稀土镧离子(La(Ⅲ))。表征并分析了这些吸附材料的形貌特征、空隙结构、成分组成、表面性质及稳定性等理化性质。通过测试吸附剂吸附分离La(Ⅲ)的吸附容量、吸附动力学、选择性和循环性等性能综合考察了吸附剂的吸附行为和吸附机理。本论文的主要工作如下:(1)以P123为软模板,使用二乙基磷酰三乙氧基硅烷(PETES)为功能单体,采用共缩聚法制备磷酸功能化介孔硅材料,用于高效选择性吸附分离La(Ⅲ)。通过调整硅源和功能单体的比例,探究吸附材料结构的差异和吸附性能的变化。其中,当硅源和功能单体比例为9/1时,磷酸功能化SBA-15材料(命名为S2)表现出高度有序的六方晶胞结构。在温度为25°C,pH为7.0时,S2对La(Ⅲ)的饱和吸附容量为114.81 mg g-1,远大于当前所报道的其他吸附材料。另外,吸附剂S2具有优越的吸附动力学性能:在60 min内迅速达到吸附平衡。S2对La(Ⅲ)的分配系数(Kd)为725 mL g-1,对Nd(Ш)等其他离子的Kd值约为200 mL g-1,说明磷酸功能化的吸附剂在La(Ⅲ)的吸附分离过程中具有很强的选择性。通过循环性能测试表明吸附剂具有优良的再生能力。上述结果说明磷酸功能化SBA-15吸附剂(S2)在La(Ⅲ)的实际吸附分离中具有应用前景。(2)分别通过共缩聚法和后接枝法制备了两种类型的手性向列介孔硅膜(Mesoporous silica films,MSFs,分别命名为MSFs-1和MSFs-2),用于选择性分离La(Ⅲ)。NCCs作为结构导向的生物模板,并在两种膜表面修饰了对La(Ⅲ)具有特异识别能力的磷酸基团。去除NCCs后,薄膜保留了有序的手性向列结构,具有大的表面积和均匀的孔径,有机二氧化硅骨架没有被破坏。MSFs-1和MSFs-2均显示出对La(III)的强吸附能力,在pH为7.0时,MSFs-1和MSFs-2的饱和吸附容量分别为77.74和69.24 mg g-1。MSFs-1和MSFs-2对La(III)的Kd值分别为832和805 mL g-1,远大于其他干扰离子的分配系数,这表明两种膜对La(III)具有良好的选择性。此外,硅膜材料表现出优异的再生能力,表明其在选择性吸附La(III)方面具有应用的可能性。(3)为了进一步提高硅膜材料的应用潜力,以NCCs为硬模板,PETES为功能单体,通过EISA法成功制备GO掺杂的磷酸功能化手性向列介孔硅膜(GO/MSFs)。GO在介孔硅膜的合成过程中起到扩孔剂的作用,GO/MSFs孔径比纯硅膜的孔径增大约4.0倍,有效提高了传质速率,可以在2.5 h内达到吸附平衡。此外,GO掺杂改性能够提高硅膜的机械性能,便于吸附和分离过程操作,避免较大的质量损失。当掺杂量为TEOS和GO质量比为5/1时,GO/MSFs表现出最优异的吸附能力,饱和吸附容量为83.79 mg g-1。研究发现等温吸附过程更适于Langmuir方程。此外,磷酸功能化介孔硅膜表现出优越的选择性能和循环再生能力。以上结果表明GO/MSFs可以成为一种经济适用的吸附剂,用来高效选择性吸附分离La(Ⅲ)。