Page 100 - 《精细化工》2021年第3期

·520· 精细化工 FINE CHEMICALS
品干燥，核 壳结构分开 测试，扫描 范围 4000~
–1
400 cm ；XRD 测试：样品干燥，核壳结构分开测
试，扫描范围 5°~60°，步长 4 (°)/min，扫描速度
8 (°)/min，电流 30 mA，电压 40 kV；TOC 测试：取
1 mL 被双负载（或未负载）核壳水凝胶降解后的
MB 溶液，加入 99 mL 蒸馏水，并用 0.45 μm 微孔
滤膜过滤，用总有机碳分析仪测定其总有机碳
（TOC）。
1.4 双负载核壳水凝胶对 MB 的降解
使用紫外-可见分光光度计在 400~800 nm 波长
范围内扫描 MB 溶液（质量浓度 15 mg/L），确定最
大吸收波长为 664 nm。配制梯度质量浓度 MB 溶液，
在 λ max =664 nm 处测绘得到 MB 溶液标准曲线如式
（1）所示：
y  0.103x  0.0181
式中：y 为吸光度；x 为 MB 溶液质量浓度，mg/L。
在锥形瓶中加入 90 mL 质量浓度 30 mg/L 的
MB 溶液，加入 0.150 g 水凝胶，置于 25 ℃的恒温
振荡器中进行降解。降解过程中用 20 W 紫外灯管
和 22 W 照明灯管共同照射，其距离样品高度
50 cm，相隔一定时间取样，离心过滤取上清液，
采用紫外-可见分光光度计测其吸光度变化，根据
标准曲线计算 MB 溶液质量浓度，采用式（2）计
算降解率，同时观察溶液颜色及双负载核壳水凝胶
颜色变化。
ρ ρ 
/ η  0 t  100
ρ 0
式中：η 为 MB 降解率，%；ρ 0 为 MB 溶液初始质量
浓度，mg/L；ρ t 为吸附 t 时刻时 MB 溶液的质量浓
度，mg/L。
在降解实验结束后过滤分离水凝胶，洗涤后进
行循环降解实验，实验步骤与降解实验保持一致。
2 结果与讨论
2.1 FTIR 分析
样品的 FTIR 谱图见图 1。由图 1 a、b 和 c 可见，
3468、3446、3440 cm –1 处分别为 PVA、HEC 和
PVA/HEC 核的—OH 伸缩振动吸收峰。与原料对比，
可以发现 PVA/HEC 核的—OH 伸缩振动吸收峰发生
红移，表明 PVA 和 HEC 中的—OH 发生了氢键交联。
–1
此外，由图 1a 可见，1631、1114 cm 处分别为 PVA
中 C==C 和 C—O—C 伸缩振动吸收峰。由图 1b 可
–1
见，1631 和 1126 cm 处分别为 C==C 和 C—O—C
的伸缩振动吸收峰。在图 1c 中，1606 和 1130 cm
处分别归属于 C==C 和 C—O—C 的伸缩振动吸收，
与图 1a 和 b 相比，这几处吸收峰发生了峰位置的偏
移和峰型大小的变化，表明 PVA 和 HEC 之间无化
第 38 卷
学反应，在循环冻融过程中主要靠氢键交联构建水
凝胶的三维网状结构。
a—PVA；b—HEC；c—PVA/HEC 核；d—YE; e—C-80；f—SA；
2+
g—SA/Ca 壳；h—TiO 2 NPs；i—S-2.5
图 1 原料和不同产物的 FTIR 谱图
（1） Fig. 1 FTIR spectra of raw materials and different products
由图 1f 可见，SA 中吸收峰位于 3458（—OH）、
–
1698（C==O）、1594（—COO ）、1421（羧基中的
C—O）、1259（C—O）、1136（C—O—C）cm –1 [21] 。
–1
由图 1g 可见，3442 cm 处的—OH 峰和 SA 中—OH
–1
峰相比发生红移且强度减弱，1732 cm 处的 C==O
2+
发生蓝移且吸收峰变尖锐，表明 Ca 和 SA 主要通
过—COOH 和—OH 间进行离子交换耦合交联形成
–1
壳结构。此外，在图 1c 中 1733 cm 处显示出微弱的
C==O 峰，这可能是引入了 SA 中的—COOH，壳中的
—COOH、—OH 和核中的—OH 存在氢键交联，共同
（2） 构建稳定的核壳交界。
–1
由图 1d 和 e 可见，1649、1549、1270 cm 处
为 YE 的酰胺Ⅰ带（C==O）、酰胺Ⅱ带（N—H）和
酰胺Ⅲ带（C—N）特征吸收峰 [21] ，在图 1e 的相同
位置中也检测到这些吸收峰，说明核中成功负载了
–1
YE。在图 1d 中，1082 cm 处为 YE 上糖类的 C—
–1
OH 伸缩振动吸收峰，在图 1e 中红移至 1030 cm ，
并且峰型发生较大变化，这说明 YE 和基体间存在
–1
相互作用力。图 1h 中，3519 cm 处为 TiO 2 NPs 表
面的—OH 伸缩振动峰和吸附水分子的变形振动峰，
–1
400~800 cm 间较宽的吸收峰是由 TiO 2 NPs 中 Ti—O
键振动吸收产生的 [22] 。在图 1i 中，可观察到 Ti—O
的吸收峰，说明壳中有 TiO 2 NPs 存在，峰强度和部
分吸收峰位置的变化是由其和基材之间相互作用造
成的。
2.2 核壳微观结构及 YE 分布状态分析
C-80-S-2.5 水凝胶的微观结构见图 2。由图 2a
可见，水凝胶具有明显的核壳结构，由图 2b 可见疏
–1 松多孔的核结构，由图 2c 可见致密的壳结构；由图
2d、e 可见清晰的核壳分界线。由图 2f 可见，核中的
YE 为黑色椭圆形，在核中分布均匀，将发挥微生物
催化作用。