介孔分子筛的表面修饰及其吸附性能研究

介孔分子筛的表面修饰及其吸附性能研究摘要本研究通过采用碱性室温晶化法合成MCM-41分子筛，在水热条件下，探索了采用CTMAB（十六烷基三甲基溴化胺）作为模板剂、TEOS（正硅酸乙酯）作为硅源合成MCM-41分子筛的工艺条件，通过MCM-41分子筛的合成后采用XRD和红外光谱等手段对所合成的分子筛样品进行了表征分析。

探索MCM-41和MCM-41-NH2在相同条件下对布洛芬的吸附效果。

结果表明：利用此方法能够很好地合成MCM-41分子筛，并对材料进行后修饰，上氨基官能集团，并在同等实验条件下用两种材料进行药物负载与缓释实验，实验结果表明MCM-41和MCM-41-NH2都有一定的药物负载能力。

吸附效果经过修饰的MCM-41-NH2优与修饰前的。

关键词：MCM-41分子筛；MCM-41-NH2分子筛；布洛芬；合成；药物缓释MCM - 41 surface modification of mesoporous molecular sieve and itsadsorption performanceAbstractMolecular sieve as one of a kind of important chemical materials, because of its neat, large specific surface area, porous water thermal stability, as well as the advantages of pore size is adjustable and is widely used in chemical, petrochemical and other fields. It can be used as a catalyst, absorbent, ion exchanger and other a variety of functional materials. This article USES the basic synthesis method of MCM - 41 molecular sieve, room temperature crystallization under hydrothermal conditions, explores the using CTMAB as template agent, TEOS as silicon source to synthesize MCM - 41 molecular sieve technology conditions, by using XRD and ftir methods for the synthesis of molecular sieve samples have been characterized. Explore the MCM - 41 and MCM - 41 - NH2under the same conditions of ibuprofen adsorption effect.Results show that this method can effectively synthesize MCM - 41 molecular sieve, the same condition after amination of MCM - 41 - NH2 adsorption effect is better than MCM - 41. While the release effect of the two materials is poor.Key Words：MCM - 41 molecular sieve; MCM - 41 - NH2molecular sieve; Ibuprofen；Synthesis; Drug release目录摘要 (I)Abstract (II)第1章前言 (1)1.1 MCM-41分子筛的研究背景.................................................... 错误！未定义书签。

1.1.1MCM-41分子筛的定义 (1)1.1.2 MCM-41分子筛合成机理研究............................................. 错误！未定义书签。

1.1.3协同作用机理 (2)1..1.4电荷密度匹配机理 (3)1.3 MCM-41分子筛的合成方法及影响因素 (3)1.4缓控释制剂简介 (3)1.5选题意义与实验目的 (4)第2章实验部分 (5)2.1实验药品与仪器 (5)2.1.1实验药品 (5)2.1.2实验仪器 (6)2.2实验步骤 (6)2.2.1 MCM-41分子筛的合成 (6)2.2.2 MCM-41-NH2分子筛的合成 (6)2.2.3乙醇中的布洛芬标准曲线的绘制 (9)2.2.4正己烷中的布洛芬标准曲线的绘制 (10)2.2.5布洛芬的装载过程 (7)2.2.6 MCM-41分子和MCM-41-NH2载药释药性能 .............. 错误！未定义书签。

2.2.7 MCM-41和MCM-41-NH2分子筛分子筛材料的表征 (12)第3章结论 (15)第4章讨论 (18)第5章谢辞 (18)第6章参考文献 (19)第一章前言1.1研究背景和现状MCM-41自20世纪90年代初合成以来，成为研究最多的一类介孔硅基材料。

其显著的特性表现在规则的六方孔道结构、狭窄的孔径分布、极高的比表面积以及壁厚、孔径可调、具有较高的化学稳定性和水热稳定性等优异的性质。

有机官能化介孔材料在过去十年中受到了材料、物理、化学等学科的广泛关注。

这类材料具有介孔材料和其所搭载的有机基团协作互补的特性：有机基团提供给材料所希望的表面特性或反应活性，而无机的介孔硅骨架提供给材料结构稳定性，化学惰性和可控的孔道结构，高的表面积与分布均一的孔径。

后嫁接处理法是介孔材料有机功能化修饰最为常用的方法。

MCM-41表面含有的自由硅羟基-SiOH和-Si(OH)2与硅烷耦合剂反应，将烷基、氨基、硫醇等官能团引入介孔，而且这些活性基团可以进一步反应引入不同的功能基团，从而开发出新的功能材料。

本论文以介孔分子筛MCM-41为基质，通过后嫁接处理法，制备了一系列的有机功能化的MCM-41介孔材料，近年来，随着现代生物技术的不断应用和发展，分子筛合成机理研究技术不断深入,分子筛在药物吸收方面的作用越显突出。

对大多数分子筛来说，可以先通过分子筛的合成，然后分别通过乙醇和正乙烷冲洗分子筛中的布洛芬，通过测量乙醇和正乙烷溶液中布洛芬的吸光度值来反应布洛芬吸附的浓度,以此来分析MCM-41分子筛中布洛芬的释放程度。

以下就是关于MCM-41型介孔分子筛的表面修饰及其吸附性能研究的一些常用技术的原理及专业词汇的介绍。

1.1.1分子筛的定义分子筛是一种表面具有均匀的孔隙结构的结晶状的硅铝酸盐。

因其孔隙中含有大量的结晶水，加热条件下结晶水容易蒸发，所以被称作沸石。

天然形成的叫沸石，由人工合成的叫做分子筛。

分子筛室温下为粉末精状，有金属光泽，硬度为3~5，将对密度为2~3，同时它还有很大的比表面积，一般为300~1000m²/g，内晶是一种高度极化的吸附剂，同时也是一种高浓度的酸。

分子筛因其具有高热稳定性，催化活性和选择性被广泛应用于炼油和石油化工中，它可以被用作催化剂、吸附剂、离子交换剂和其他多种功能材料。

自从以MCM-41为代表的介孔材料首次报道以来，人们对这种有机无机离子在分子水平上的组装结合方式产生了浓厚的兴趣，并提出了众多模型来解释介孔分子筛的合成。

虽然在介孔分子筛的合成以及相应机理的解释上仍存在某些差异，但介孔分子筛的合成过程均需使用具有自组装能力的体积。

较大的表面活性剂分子形成的胶团作为模板，介孔分子筛结构的形成过程都经历了模板剂胶束作用下超分子组装过程。

目前根据人们对分子筛的探究，主要把分子筛分为两大类：天然沸石和人工合成沸石。

天然沸石是从自然界直接开采的，比较常见的有毛沸石、丝光沸石和菱沸石。

20世纪后期，人们对材料、信息和能源的关注越来越高。

新材料、生物技术和信息技术已成为衡量一个国家经济实力强弱的标志，多孔材料应运而生。

1992年Mobil公司的科学首次合成了M41S（MCM-41、MCM-48、MCM-50）系列硅基（silica-based）。

作为一种新型功能材料,MCM-41分子筛具有其独特的优势，它的结构为一类以表面活性剂季铵碱或季铵盐为模板剂，液晶模板机理合成，孔道有六个方块组成并有序地排列，孔径大小可在16~10 nm范围内调节的新型中孔硅铝分子筛材料．它的主要特征为：（1）它的孔径角其它介孔材料分布较窄，通常在1.3～30 nm之间（2）孔道比较规则，且孔径大小具有可调性。

（3）在经过一些特定材料的优化处理后，能够获得良好的热稳定性和一定的水稳定性。

1.1.2MCM-41分子筛的特点(1)与其它介孔材料相比，孔径分布狭窄；(2)孔径大小可通过改变表面活性剂的链长来调节；(3)具有较高的热稳定性和水热稳定性；(4)孔道排列有序。

其中MCM-41分子筛的孔道呈六方有序排列，孔径分布在1.5～10 nm范围内，是一致的平行轨道，稳定性高，因而引起人们的更多关注。

由于微孔材料和介孔材料具有较大的内表面积，因而被广泛应用在催化剂和吸附剂中，也包括一些晶态的沸石在内，目前已知得最大孔径不超过1.4 nm，如一些金属磷酸盐(1.0～1.2 nm)和黄硫铁矿(1.4 nm)。

硅胶和改性后的层状矿物虽是介孔材料，但它们是无定形或次晶态，具有不规则的孔径，而且分布较宽，即使可以通过表面活性剂来控制孔径，仍保持着层状特性。

作为一种理想的催化剂，要求其可逆吸附量大、孔径分布窄、催化活性高、疏水性好、水热稳定性好，所以就要寻求更好的分子筛材料来满足现代工业的需求。

与其它介孔材料相比，MCM-41分子筛是一种性能极为优良的分子筛，它的出现给分子筛领域带来新活力。

1.1.3协同作用机理Huo和Stucky[13]认为三维有序的结构体系是分子级的有机和无机物种相互作用、协同组装形成的，有机胶束加速无机物种的缩聚过程，而无机物种的缩聚反应对胶束形成类液晶相结构有序体又具有促进作用。

预先有序的有机表面活性剂的排列不是必须的，但它们可能参与反应。

由此，他们提出了协同作用机理。

单个表面活性剂分子与球状或棒状胶束处于动态平衡之中。

在加入硅源后首先在液相中反应形成带电荷的可溶性含硅物质，此物种通过与表面活性剂胶束表面的同性离子发生交换而吸附在胶束表面，同时也和液相中表面活性剂分子作用形成新的无机．有机复合物，吸附有硅物种的胶束和复合分子在离子键、氢键和分子间色散力的作用下，通过多重热力学平衡最后形成具有稳定结构的介孔材料。