TiO2/SiO2复合材料的制备及在酪蛋白磷酸肽分离方面的应用

摘要

近些年来，TiO2因其化学性质稳定好、pH适用范围宽且具有两性性质等优点，受到了人们的广泛关注。但是比表面积和孔径小的缺点，限制了TiO2在固相萃取及分离分析中的应用。SiO2作为传统的固相萃取及色谱填料，具有比表面积大和孔径大的优点，但SiO2对碱性化合物易产生不可逆吸附现象，不利于它的应用。结合TiO2和SiO2的优势，构建性能优异的复合材料，必将为分离分析提供有力工具。本文分别采用层层自组装法和水热法制备TiO2/SiO2核壳型复合材料，并将其应用于酪蛋白磷酸肽的吸附性能的研究。相关成果为TiO2/SiO2复合材料制备及其用于分离分析研究提供可靠实验依据和参考。
　　本论文主要包括以下三部分的内容：
　　（1）采用层层自组装法制备TiO2/SiO2核壳型复合材料。实验以异丙氧基钛作为钛源制备TiO2溶胶，然后把介孔SiO2加入到TiO2溶胶中，使TiO2通过自组装吸附到SiO2表面。通过对制备TiO2溶胶时钛的用量、组装层数、TiO2溶胶和SiO2的比例、陈化时间以及煅烧温度等因素的考察，制备出性能优良的TiO2/SiO2核壳型复合材料。采用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪以及比表面积及孔径分析仪对 TiO2/SiO2核壳型复合材料进行表征，确定最优制备条件。结果表明，所制备的TiO2/SiO2复合材料具有明显的核壳结构，比表面积为116.26 m2/g，平均孔直径为8.42 nm。各方面条件符合作为固相萃取填料的要求。但采用此法制备TiO2/SiO2核壳型复合材料，耗时时间长，壳层结合不牢固，分布不均。这是因为此法采用的制备原理是静电吸附，反应过程中，分子间作用力较弱，需要包覆多次才能达到预期效果，且包覆后的壳层易脱落。于是本文采用另一种方法水热法，制备出了壳层均一、厚度适中的TiO2/SiO2核壳型复合材料。
　　（2）采用水热法制备TiO2/SiO2核壳型复合材料。将介孔SiO2加入到含异丙氧基钛的溶液中，利用高压反应釜通过水热反应制备出具有明显核壳结构、大比表面积的TiO2/SiO2核壳型复合材料。实验主要通过调节加入钛源的用量、键合次数等因素以制备出以SiO2为核、以TiO2为壳，且核壳结合牢固的复合材料。采用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪、能谱仪（EDS）、傅里叶红外光谱仪和比表面积及孔径分析仪等仪器对 TiO2/SiO2核壳型复合材料进行表征。结果表明，所制备的TiO2/SiO2复合材料粒径为11.48μm，壳层均一、厚度适中，比表面积为122.83 m2/g，平均孔直径为8.39 nm。各方面条件符合作为固相萃取填料的要求。
　　（3）本章研究水热法制备的TiO2/SiO2核壳型复合材料对酪蛋白磷酸肽的吸附性能。通过静态吸附实验，考察了pH值对酪蛋白磷酸肽吸附量的影响，并确定了酪蛋白磷酸肽饱和吸附量。结果表明，当pH值为3时，TiO2/SiO2核壳型复合材料对酪蛋白磷酸肽具有最大吸附量，且饱和吸附量为48.62 mg/g。接着将水热法制备的TiO2/SiO2核壳型复合材料装填固相萃取柱，用于动态吸附酪蛋白磷酸肽。通过考察pH值和流速对酪蛋白磷酸肽吸附率的影响，确定出最优吸附条件为pH值为3、流速为0.4 mL/min。此时，酪蛋白磷酸肽吸附率可达86.12％。通过考察氨水浓度对酪蛋白磷酸肽解吸率的影响，确定氨水的最佳浓度为0.9 mol/L。此时，酪蛋白磷酸肽解吸率可达81.23%。

目录

声明

第一章 前 言

1.1 固相萃取方法概述

1.2 TiO2/SiO2复合固定相研究进展

1.3 TiO2/SiO2复合材料的制备方法与表征

1.4 TiO2/SiO2复合材料的应用

1.5 研究目的和意义

1.6 研究内容

第二章 层层自组装法制备TiO2/SiO2核壳型复合材料

2.1 引言

2.2 实验仪器与试剂

2.3 TiO2/SiO2核壳型复合材料的制备原理

2.4 TiO2/SiO2核壳型复合材料的制备

2.5 TiO2/SiO2复合材料的表征方法

2.6 实验结果及讨论

2.7 本章小结

第三章 水热法制备TiO2/SiO2核壳型复合材料

3.1 引言

3.2 实验仪器与试剂

3.3 TiO2/SiO2核壳型复合材料的水热制备原理

3.4 TiO2/SiO2核壳型复合材料的制备

3.5 TiO2/SiO2核壳型复合材料的表征

3.6 实验结果与讨论

3.7 TiO2/SiO2复合材料表征

3.8 本章小结

第四章 TiO2/SiO2复合材料对酪蛋白磷酸肽吸附性能的研究

4.1 引言

4.2 实验仪器与试剂

4.3 TiO2/SiO2复合材料的活化

4.4 CPPs静态吸附

4.5 CPPs固相萃取条件的优化

4.6 实验结果与讨论

4.5 实验小结

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文及参加科研情况说明

致谢