吸附性树脂的表面功能化及其性能表征

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随着农药广泛生产和使用,环境问题日益突出。传统的农药检测方法前处理过程较为繁琐,新的农药检测方法和处理技术受到人们广泛关注,因此开发一类集吸附、检测、光降解功能于一身的多功能材料,不仅具有极高的科学研究价值,也将具有较好的应用前景。荧光检测具有快速便捷的特点,在固相提取材料的基础上开发一种利用荧光检测农药的方法,将具有极高的开发前景。苝是一种具有代表性的有机半导体材料,具有极强的荧光特性和可见光吸收能力,可用于有机污染物的检测和降解。大孔吸附性树脂(XAD-2)是一类交联聚苯乙烯树脂,具有极强的吸附性能,在固相提取,有机污染物的吸附等方面得到广泛应用。因此对其进行表面功能化,在不影响吸其吸附能力的前提下引入荧光特性,从而对农药进行荧光检测和降解将是非常有意义的工作。XAD-2树脂是交联聚苯乙烯树脂,故选用含苯乙烯链段的接枝聚合物有利于改善与树脂界面亲和力,增进树脂表面相容性,便于其表面改性。为固定苝分子,在接枝聚合物中引入丙烯酸链段,丙烯酸链段上的羧基可以和含有氨基的苝发生强的分子间相互作用,有助于改善苝与聚合物界面衔接过渡。为不降低功能化后树脂的吸附性能,故选用壳聚糖接枝聚合物,从而对XAD-2树脂进行表面功能化尝试。研究结果表明,功能化后的树脂吸附性能不仅没有降低,而且还对部分农药显示出选择性吸附,改善了其选择性。同时功能化后的树脂兼具荧光特性,当吸附农药后其荧光强度完全淬灭,有望利用这一特性对农药荧光检测开展进一步研究。功能化后的树脂在弱的可见光和808 nm近红外光辐射下,显示出明显的光电特性,光开关行为显著说明改性后的复合材料在弱光的激发下产生游离的电子与空穴,有望拓展更广泛的应用。基于葫芦脲分子同时具有疏水的大环空腔和亲水的表面特性,被广泛应用于污染物的吸附和自组装,因此,选用葫芦脲替代壳聚糖制备接枝聚合物,对XAD-2树脂进行类似的表面功能化改进对比。表面功能化后的树脂基本保持原树脂的吸附性能,同时兼具荧光特性,有望对农药进行荧光检测和光降解。功能化后的树脂,对部分农药表现出特异性吸附。功能化后的树脂对弱可见光和808 nm近红外光也呈现明显的光开关现象。在对材料的表面功能化改性方面,构筑异质结构纳米复合功能材料也是极为有效的途径。采用壳聚糖接枝苯乙烯链段和丙烯酸链段作为软模板,通过水热法制备FeS/g-C3N4异质结构纳米复合材料。利用含有壳聚糖接枝聚合物的FeS/g-C3N4异质结构纳米复合材料对XAD-2树脂进行表面功能化,功能化后的树脂在弱可见光辐射下显示出光催化活性,有望实现对农药的光降解处理。功能化后的树脂光电导性能大幅度增加,对弱可见光和近红外光有较好利用。
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