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本论文旨在研究β-环糊精(CD)及其衍生物与持久性有机污染物之间的包合行为,合成、表征环糊精-ZnO纳米复合材料,研究获得的环糊精-ZnO纳米复合材料对环境污染物的吸附能力,为后续开展纳米材料对POPs的富集和检测提供实验依据。主要研究内容和结论如下:
1)制备了以CD为主体而2,2',5,5'-四氯联苯胺(TCB)为客体的包合物,用核磁共振氢谱(1H NMR)和红外光谱(FT-IR)确定了包合物的形成。利用紫外吸收光谱手段研究了CD及其衍生物羧甲基-β-环糊精(CMBCD)对TCB的包合行为,并用Job法和Benesi-Hildebrand双倒数法分别研究了CD及CMBCD与TCB之间的包合比和包合常数。结果表明,CD和CMBCD均可与TCB形成包合比为1:1的包合物,它们的包合常数分别为727.9 M-1和1647 M-1,且经羧甲基修饰之后的β-环糊精对TCB的包合能力明显优于β-环糊精,这是增强的疏水性和静电作用共同作用的结果。
2)采用磺酸基-β-环糊精(SCD)和CD作为改性剂分子,通过溶剂热法对合成的氧化锌纳米棒(ZnO NRs)进行表面改性,得到环糊精-ZnO纳米复合材料(SCD-ZnO和CD-ZnO)。对环糊精-ZnO复合材料进行了XRD、FT-IR、SEM、TGA-DTA等表征,分析结果表明改性剂分子成功接枝到ZnO纳米棒表面。比较了改性前后ZnO NRs对甲基橙(Methyl Orange,MO)和TCB的吸附情况,实验结果发现对甲基橙的吸附去除率依次为:CD-ZnO＞ZnO＞SCD-ZnO;同时,在对TCB的吸附去除中CD-ZnO明显优于ZnO。改性材料的不同吸附能力归因于主客体之间的相互作用差异。
3)采用CD对ZnO晶体生长进行原位改性,通过水热法得到ZnO微/纳结构。对产物进行了XRD、FT-IR、SEM、TGA-DTA等表征,分析结果表明未添加CD时得到的是ZnO纳米片,由于CD的加入得到了新的ZnO微/纳结构,这种微/纳结构的形貌和尺寸强烈依赖于CD与Zn(CH3COO)2之间的摩尔比;并讨论了可能的生长机制。另外,吸附实验结果表明ZnO微/纳结构对甲基橙的吸附性能比ZnO纳米片差,这主要是由于ZnO微/纳结构比表面较小所致。