Page 178 - 《精细化工》2023年第6期

·1328· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

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由图 1 可见，HCCM 在 2925 cm 处为亚甲基上 C—H 所示。由图 3 可知，在低压段曲线偏向 X 轴，说明
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键的伸缩振动吸收峰，3025 cm 处为苯环上的 C— N 2 与材料的作用力弱，随着相对压力的增加，ACM
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H 键的伸缩振动峰 [18-19] ，1060 cm 处为 C—O—C 键 在中压段对 N 2 的吸附略微增强，并且在高压段吸附
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的伸缩振动吸收峰，1450 和 1492 cm 处为苯环的 能力急剧上升。该曲线属于Ⅲ型等温线，并且有轻
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骨架振动峰 [20] 。701 和 761 cm 处为苯环上氢的单 微的回滞环，表明 ACM 具有介孔和大孔结构。而
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取代特征峰。3423 cm 处的宽峰为—OH 的伸缩振 HCCM 的氮气吸附-脱附曲线是Ⅰ型和Ⅳ型等温线
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动峰。1718 cm 处为部分葡萄糖单元的开环形成的 的组合，具有明显的滞后现象，说明该材料具有较
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羰基的伸缩振动吸收峰。在 1604 cm 处出现由于氧 多的介孔结构，p/p 0 在非常低时吸附量急剧上升，
化而形成的羧基（—COOH）特征峰 [18] 。表征结果 这是因为在微孔中，吸附剂-吸附质的相互作用急剧
证明，成功制备了 HCCM。 增强，从而导致在极低相对压力下的微孔填充 [21-22] 。
通过 DFT 法计算了两种材料的孔隙特征参数，如表
1 所示。由表 1 可见，引入苄基化 β-环糊精后，材料比
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2
表面积从 ACM 的 34.79 m /g 增大到 471.20 m /g，平均
孔径由 21.06 nm 降低到 3.56 nm，微孔面积大大增
加，总孔体积和微孔体积也有极大提升。综上所述，
引入苄基化 β-环糊精对材料的孔隙性能提升非常明
显，且该材料变成了含有介孔和微孔的多级孔结构
材料 [23] ，这种结构对于底物分子的吸附和孔内扩散非
常有利，预测该材料对 AP、PE 有较好的吸附潜力。

图 1 HCCM 的 FTIR 谱图
Fig. 1 FTIR spectra of HCCM

2.1.2 TEM 和 SEM 分析
HCCM 的表面形貌结构如图 2 所示。由图 2 可
知，HCCM 表面为粗糙的网状空间结构，且分布着
大量的小球，这种结构有利于材料比表面积的提升，
可能为吸附过程提供更多的活性吸附位点。由图 2b、
c 可以看出，HCCM 具有丰富的致密微孔结构，颗

粒分布较为均匀。可初步判断，HCCM 为多孔微球
图 3 ACM 和 HCCM 的 N 2 吸附-脱附等温曲线
材料，具有吸附潜力。 Fig. 3 N 2 adsorption-desorption isotherms of ACM and HCCM

表 1 ACM and HCCM 的孔隙特征参数
Table 1 Pore characteristic parameters of ACM and HCCM

比表面积/ 平均孔径/ 微孔表面 总孔体积/ 微孔体积/
样品 2 2 3 3
(m /g) nm 积/(m /g) (cm /g) (cm /g)
ACM 34.79 21.06 3.04 0.187 0.0002
HCCM 471.20 3.56 225.74 0.338 0.0940

2.2 吸附分离性能
2.2.1 单组分动力学实验
HCCM 对 AP 和 PE 的吸附动力学研究如图 4
所示。由图 4 可知，HCCM 对 AP 的吸附速率和吸

附量明显高于 PE。吸附剂对 AP 的吸附量在前
图 2 HCCM 的 SEM（a）和 TEM（b、c）图 10 min 内迅速增长，并且在 20 min 左右趋于平衡。
Fig. 2 SEM image of HCCM (a) and TEM images of 类似地，吸附剂对 PE 的吸附也能够在前期迅速进行，
HCCM (b, c)
并且在 40 min 左右趋于平衡。初始阶段吸附剂存在着
2.1.3 比表面积和孔径分析 丰富的活性吸附位点，所以吸附快速，随着吸附的进
77 K 下，HCCM 的 N 2 吸附-脱附等温线如图 3 行，活性吸附位点逐渐减少，吸附逐渐达到饱和。