研究与评论:Journ雷竞技苹果下载al of Chemistry
菜单e-ISSN: 2319 - 9849
e-ISSN: 2319 - 9849
收到日期:25/04/2018;接受日期:02/05/2018;发表日期:18/05/2018
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本文研究了PS-HDODA负载Co (II)作为一种新型的非均相催化剂体系。FTIR光谱、CHNS分析、离子交换容量测量和扫描电子显微镜是各种分析方法。合成的非均相催化剂颗粒呈球形。为了说明这种新型载体的优点，用它降解了亚甲基蓝(MB)染料。结果表明，该载体具有良好的降解效果，可用于染料工业废水的净化。
交联聚合物;PS-HDODA，磺化，催化，亚甲基蓝
交联聚合物具有惰性、无毒、热稳定性和可循环利用等优点，被广泛用作催化剂载体[1]。催化剂易于从产品体系中分离，从而提高了操作的灵活性[2]。此外，在催化剂表面存在的金属量非常小，这在昂贵金属的情况下具有经济意义。锚定在聚合物上的金属配合物使有机聚合物具有无机功能[3.]。与均相和无负载的催化剂体系相比，聚合物负载的金属配合物表现出更高的催化活性[4，5]。这种高活性的聚合物载体催化剂[6，7]与其他支援系统比较[8，9]是由于所支持系统的动态微环境[10]，其中所支撑的催化剂能够进行旋转和平移运动。交联聚合物比线性聚合物更有效地控制金属配合物的活性[11，12因为线性聚合物体系不能像交联聚合物体系那样影响活性位点上反应物的浓度。聚合物骨架的柔韧性是金属配合物在聚合物载体上具有良好催化活性的关键因素之一[j]。13-16]。交联聚合物载体对活性的影响显著[17-19]和选择性[20.-22]的金属配合物，与可溶性[23]和无机载体，如沸石[24]。苯乙烯-二乙烯基苯(DVB)共聚物是多相催化中最常用的载体。聚苯乙烯- dvb (PS-DVB)基树脂可能表现出较低的金属离子吸收率。这可能是由于聚合物骨架的疏水性和刚性。与1,6 -己二醇二丙烯酸酯(HDODA)交联的PS体系具有最佳的疏水性和亲水性平衡，比PS - dvb体系更灵活。因此，PS-HDODA作为催化剂载体比PS-DVB更方便。用合成的催化剂对亚甲基蓝染料的降解活性进行了研究。
材料
苯乙烯和HDODA购自Sigma Aldrich。丙酮、甲醇、甲苯、DMF、DCM、过氧化苯甲酰、PVA、硫酸和氯化钴均来自默克化学公司。FTIR光谱记录在布鲁克IFS-55光谱仪使用KBr颗粒。扫描电镜图像采用日立S- 2400仪器。
方法
聚合物的合成:
采用悬浮聚合法制备了hdoda交联PS:聚合物。将苯乙烯、HDODA、甲苯(惰性稀释剂)和过氧化苯甲酰的混合物悬浮在溶于水的聚乙烯醇(MW 75000)溶液中。反应混合物在80℃下保持机械搅拌。的聚合6 h内完成。珠状产物过滤，热水、丙酮、甲醇洗涤，干燥。用丙酮索氏萃取法纯化树脂。将干燥后的珠粒筛分成不同的目数，使用200-400目的珠粒。
共聚物珠的磺化:用conc对共聚物珠进行磺化。硫酸。过滤磺化树脂，用蒸馏水洗涤，60℃干燥6 h (方案1)。
方案1:磺化反应途径[25]。
离子交换容量测量:采用盐分裂滴定法测定磺化树脂的离子交换容量。将树脂加入含有2N氯化钠溶液的Erlenmeyer烧瓶中。搅拌3小时后，以酚酞为指示剂，用标准氢氧化钠溶液滴定。磺化树脂的离子交换容量(IEC, meq/g)由下式计算。
其中“c”是氢氧化钠的标准浓度，“v”是NaOH溶液在终点的体积(ml)，“w”是磺化树脂的重量(g)。
将金属负载到聚合物载体上:将聚合物配体与Co (II)溶液(0.05 M 100 ml)在室温下平衡24 h。将负载金属的聚合物过滤，用水清洗，真空干燥。
CHNS分析采用Perkin-Elmer 2400系列CHNS分析仪。离子交换容量用盐分裂滴定法测定。用FTIR光谱和PS-HDODA的表面形貌对树脂进行了表征，用SEM记录了磺化PS-HDODA和金属负载树脂的形貌。
采用悬浮聚合法制备共聚物微球，再用conc进行磺化。硫酸。测定了所得树脂的CHNS分析、FTIR光谱和离子交换容量。磺化后树脂在极性溶剂中溶胀，表明树脂中存在亲水性基团。CHNS分析(表1)的硫含量为6.27%，显示有SO附着3.H族(图1 - 3)。
| 样品名称 | 磺化时间(min) | 硫酸体积(mL) | 温度(°C) | 离子交换容量(IEC) (meq/g) |
|---|---|---|---|---|
| PS-HDODA | 56.11 | 8.14 | 缺席 | 6.27 |
| 所以3.H |
表1。中文分析。
图1:PS-HDODA树脂的FTIR光谱。
图2:磺化PS-HDODA树脂的FTIR光谱。
图3:Co (II)负载磺化PS-HDODA树脂的FTIR光谱分析。
表2和表3为磺化共聚物珠的离子交换容量，采用标准化NaOH溶液盐分裂滴定法测定。由于缺乏磺酸基，共聚物珠粒表现出不具有离子交换能力。磺化共聚物的离子交换容量为0.94 meq/g。
| 样品名称 | 磺化时间(min) | 硫酸体积(mL) | 温度(°C) | 离子交换容量(IEC) (meq/g) |
|---|---|---|---|---|
| PS | - | - | - | 0 |
| PS-10S | 10分钟 | 2毫升 | 60°C | 0.94 |
表2。磺化树脂的离子交换容量。
系统 |
ν (-C= 0) cm-1 |
ν (-S= 0) cm-1 |
ν (-OH) cm-1 |
ν (=C-H) cm-1 |
ν (M - 0) cm-1 |
|---|---|---|---|---|---|
| PS -HDODA树脂 | 1723 | - | - | 3020 | - |
| 磺化PS-HDODA树脂 | 1715 | 1169 | 3423 | 3194 | - |
| 载Co (II)磺化PS-HDODA树脂 | 1717 | 1162 | 3440 | 3028 | 695 |
表3。表列出Co (II)负载磺化PS-HDODA树脂的FTIR光谱分析。
在FTIR光谱中，由于羰基的拉伸频率，所有树脂的特征带都在1715-1723 cm-1附近。这清楚地表明聚苯乙烯与HDODA交联的形成。通过红外光谱分析证实了磺酸基的附着。1169 cm-1附近的波段属于S=O对称伸缩振动，3400 cm-1以上的波段与-SO3H基团中OH伸缩频率有关。金属对树脂的载荷由金属氧拉伸频率695 cm-1确定。在金属载荷下，S=O频率从1169 cm-1降低到1162 cm-1。
用扫描电镜分析了聚合物微球的表面形貌。这些显微照片(图4)清楚地表明，磺化后共聚物珠珠的球形形态仍保持不变。但磺化共聚物珠的外表面出现鳞片和裂纹，可能是磺化过程造成的。事实上，即使是商业树脂在磺化后表面也会出现缺陷。
图4:(a) PS-HDOD a树脂(b)磺化PS-HDODA树脂(c)载Co (II)磺化PS-HDODA树脂的SEM图像。
异相催化剂用途:催化法在水的净化中起着重要的作用。本文选择MB分解反应作为模型反应，研究该树脂在水净化中的适用性。研究表明，聚合物负载Co (II)是降解水中MB染料的潜在催化剂。合成的催化剂降解MB染料的紫外-可见吸收光谱见图5。从图中可以看出，随着辐照时间的增加，MB染料的浓度降低。辐照率随辐照时间的变化图见图6，由此可知，随着辐照时间的增加，催化剂的效率也随之提高。
图5:用该催化剂催化降解MB染料的紫外可见吸收光谱。
图6:用该催化剂催化降解MB染料的效率(%)随辐照时间的变化。
采用悬浮聚合法制备了PS-HDODA共聚物。聚合物载体的功能化是用conc磺化完成的。硫酸。磺化后的PS-HDODA具有0.94 meq/g的离子交换性能，可作为离子交换树脂与Co(II)进行反离子交换。所有树脂的表面形貌分析表明，在所有体系中共聚物头都保持球形形貌。负载Co (II)的树脂对MB染料的分解具有催化活性，并表现出较好的催化效率。它可作为一种新型的多相催化体系用于染料工业有色废水中亚甲基蓝的分解，也可用于纺织工业废水的净化。
Jaya T. Varkey博士感谢教资会以研究奖的形式提供的财政支持，Anita Antony感谢CSIR印度的财政援助。我们要感谢SAIF, STIC Cochin的分析。
作者声明本文的发表不存在任何利益冲突。
