胺基改性硅膠材料的研究進展

劉海龍

胺基改性硅膠材料的研究進展

劉海龍

（河南化工職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450042）

近年來，胺基改性硅膠材料在生物醫(yī)學(xué)、重金屬離子處理等方面得到了廣泛應(yīng)用，本文綜述了胺基改性硅膠材料的研究現(xiàn)狀，詳細介紹了其制備方法及應(yīng)用，提出了胺基改性硅膠材料在化反應(yīng)中的應(yīng)用前景。

胺基；硅膠；發(fā)展

硅膠顆粒具有大量的孔道結(jié)構(gòu)，較大的比表面積，良好的化學(xué)、機械穩(wěn)定性，常作為吸附材料的載體，而胺基官能團（-NH2、-NH-）對特定基團、重金屬離子等有著較強的吸附能力，因此以硅膠為載體，含胺基官能團的有機物為修飾物，制備出的胺基改性硅膠材料，既具備優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性能和機械穩(wěn)定性能，又對目標基團具有較大的吸附容量。根據(jù)修飾物官能團的不同，胺基改性硅膠材料具備不同的功能，廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)、殺菌劑、重金屬離子處理等方面。本文主要介紹了胺基改性硅膠的合成方法及相關(guān)應(yīng)用，著重提出了在化反應(yīng)中的應(yīng)用前景。

1 胺基改性硅膠材料的合成方法

目前，胺基改性硅膠材料的制備方法有很多種，但常用的合成方法主要有物理覆蓋法與化學(xué)改性法，詳細見表1。

表1 胺基硅膠的制備方法Table1 Synthetic methods of amino silica gel

2 胺基改性硅膠材料的應(yīng)用

2.1 在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

內(nèi)毒素廣泛存在于自然界中，是一種熱性和致炎性很強的有害物質(zhì)，是內(nèi)毒素血癥及感染性休克的主要致病介質(zhì)［3］，如何有效清除內(nèi)毒素一直是生物工程、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點。張媛媛［4］以硅膠為載體，通過化學(xué)反應(yīng)將組氨酸引入到硅膠表面，制備出胺基改性硅膠材料，研究結(jié)果顯示該材料對內(nèi)毒素有較好的吸附性能。雷海波［5］以硅膠、聚乙烯亞胺為原料制得PEI/SiO2復(fù)合材料，對膽紅素具有較好的吸附性能。王旭鵬［6］在PEI/SiO2材料的基礎(chǔ)上，以雙官能團戊二醛為媒介，將青霉素酰化酶接枝到硅膠表面，結(jié)果表明固定之后的青霉素?；福淇菇饘匐x子性比游離酶更好。姜鵬飛［7］制備出了聚乙烯亞胺改性硅膠醫(yī)用材料，試驗結(jié)果表明，該材料對脲酸互變異構(gòu)體三羥基嘌呤的飽和吸附量達到了84.9mg·g-1，為研制新的血液凈化材料提供了理論參考。

2.2 在殺菌方面的應(yīng)用

李鳳艷等［8］將十二叔胺、十四叔胺、十六叔胺通過化學(xué)反應(yīng)接枝到硅膠表面，制備出殺菌劑，殺菌效率均在90%上。曹承進［9］以硅膠作為載體，將聚乙烯亞胺接枝在硅膠上，最后用鹵代烷對其進行修飾，制備出具有殺菌作用的高分子季銨鹽，結(jié)果表明該殺菌劑對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌及真菌都有較強的殺滅效果。王慧盈［10］以硅膠為載體，將季銨基團接枝到硅膠表面，合成固定化季銨鹽型殺生材料，具有良好的殺菌性能。

2.3 在電分析化學(xué)中的應(yīng)用

胺基改性硅膠在電分析化學(xué)領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用，特別是在電極修飾方面，硅膠通常作為基底材料。AlfayaA［11］將3-氨基丙基三乙氧基接枝到硅膠表面，合成了季銨鹽修飾的硅膠電極，該電極可作為ClO4-的電位傳感器，能計算出電位的選擇性系數(shù)，且抗離子干擾性較強。張海麗等［12］以1-（4-偶氮苯基苯）-3-丙基-三氮烯鍵合硅膠修飾碳糊電極，用于分析測定飼料中的鎘，檢測下限為1.0×10-8mol·L-1，并且具有良好的選擇性。

2.4 在重金屬離子吸附方面的應(yīng)用

胺基改性硅膠材料對重金屬離子具備良好的吸附性能，是目前研究較多、吸附效果較好的吸附材料之一，特別是利用聚胺高分子對硅膠進行改性，對重金屬離子有十分顯著的吸附效果。

范忠雷等［13-15］以聚烯丙基胺（PAA）、硅膠為原料，合成了新型功能材料PAA/SiO2，結(jié)果表明對Cu2+具有較好的吸附性能。聶玉倫［16］采用化學(xué)改性將苯環(huán)烷基化試劑引入到硅膠表面，制備出固相萃取劑。謝發(fā)之［17］以硅膠為載體，將硫代乙酰胺接枝到硅膠表面得到新型萃取劑，分別在靜態(tài)與動態(tài)條件下，研究了Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附性能，結(jié)果表明富集效果顯著。林燕鵬［18］在飲用水凈化方面做了相關(guān)研究，合成的吸附劑用于吸附飲用水中的Cu2+、Pb2+。L.N.H. Arakaki等［19］利用硅烷偶聯(lián)劑引入胺基制備出胺基改性材料，對Cu2+、Ni2+、Co2+的吸附量分別達到了1.04mmol·g-1、1.89mmol·g-1、1.85mmol·g-1。P.S. Suchithra［20］采用溶膠-凝膠法合成了胺基改性硅膠材料，在不同條件下研究對Cr6+的吸附性能。Abdel-Ghany El-Kourashy等［21］利用浸漬法，將TPTZ涂覆在硅膠表面，從而制備出吸附劑，并研究了其對Fe2+、Ru3+的吸附與解吸性能。Jonathan P［22］采用多種胺基硅烷劑對硅膠表面進行改性，分別研究了其對Cd2+、Cr3+、Cu2+、Sr2+的吸附性能。

3 展望

胺基改性硅膠的應(yīng)用范圍非常廣，但真正用于實踐還需要克服一系列困難。在生物醫(yī)學(xué)方面，要求硅膠表面附著的胺基不易脫落，穩(wěn)定性高，選用的合成單體要無毒、安全、綠色。在重金屬離子吸附方面，吸附容量、選擇性、再生性等指標均需要進一步提高。在很多金屬離子作為化劑的反應(yīng)中，游離的金屬離子不容易回收，而且容易流失，還會對后期產(chǎn)物的分離凈化造成困難。由于胺基改性硅膠材料能固定金屬離子，而且具備一定的機械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及良好的重復(fù)性，那么它就有可能作為化劑載體來應(yīng)用。因此，在化反應(yīng)方面，胺基改性硅膠材料同樣有著巨大的發(fā)展前景。

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Research Progresses of Silica Gel Functionalize with Amino Group

LIU Hai-long
（Henan Vocational College of Chemical Technology， Zhengzhou 450042， China）

In recent years， silica gel functionalize with amino group was widely used in biomedical and the treatment of heavy metal ions. Development of silica gel functionalize with amino group was reviewed in this paper， included the preparation methods and application， and the applied prospect used in catalytic reaction was pointed out emphatically.

amino group； silica gel； development

TQ 333.93

A

1671-9905（2016）03-0047-03

2016-01-25