【摘 要】
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复合功能材料具有多种功能并有一定的力学性能,它是指通过磁、热、化学等作用后具有特定功能的材料,等各个领域中不可或缺的一部分,已经成为材料领域中发展最快的新材料。功能材料的产品量小,利润高,制备过程复杂,其主要原因是基于其特有的“功能性”。它的功能与其结构之间存在着密切的联系,材料的骨架、功能基团以及分子间的组成直接影响着材料的宏观结构和材料的功能。在制造业方面,一般复合功能材料要通过自组装、包裹以
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复合功能材料具有多种功能并有一定的力学性能,它是指通过磁、热、化学等作用后具有特定功能的材料,等各个领域中不可或缺的一部分,已经成为材料领域中发展最快的新材料。功能材料的产品量小,利润高,制备过程复杂,其主要原因是基于其特有的“功能性”。它的功能与其结构之间存在着密切的联系,材料的骨架、功能基团以及分子间的组成直接影响着材料的宏观结构和材料的功能。在制造业方面,一般复合功能材料要通过自组装、包裹以及接枝等方法进行制备,通常而言,功能化纳米无机材料,如纳米Si O2颗粒、纳米Fe3O4颗粒,由于其粒径小,一般会通过镶嵌、分散等方法使其固定在基底材料之中;而聚合物,如聚吡咯、聚乙烯等,是因其表面官能团数量众多,一般通过接枝聚合的方法包覆在复合功能材料表面。本文以凹凸棒石黏土为骨架,采用两步模板法制备了具有磁性纳米结构和超疏水壳结构的功能材料。具有高表面积的ATP为吸附Fe3+提供了足够多的位点,后续在氢气氛围下进行原位还原,选择富含氨基（-NH2）的硅烷偶联剂KH602对ATP表面进行修饰,使其与吡咯单体更均匀的发生相互作用,最终通过氧化聚合形成超疏水/超亲油壳层。同时引入了含“N”配体,含“N”杂环类配体是在金属有机配位化合物研究中应用最多的一类有机配体,它们既可以以多种灵活的配位方式来和金属离子配位,又是一类优良的氢键受体,拓宽了黏土基磁性超疏水复合功能材料（Fe/ATP@PPy）在吸附金属离子领域应用。本文制备的Fe/ATP@PPy复合材料的结构性能与应用研究如下:1.表征结果表明,聚吡咯以网状结构包裹在ATP的表面。从SEM照片中可以看出,ATP的棒状结构在Fe/ATP@PPy复合材料中是完全看不见的,是聚集在一起的“小突起”,正是这种微/纳形态结构使材料达到超疏水性能。磁滞回线表征表明了Fe/ATP@PPy复合材料的良好的磁响应能力,且观察到完全可逆的磁滞回线,这符合软磁材料易磁化、易退磁的特点。2.润湿实验表明,由本文制备的Fe/ATP@PPy复合材料作为超疏水涂层在不同基材（铁片、玻璃片、铝片等）上的WCA均大于150°,这意味着Fe/ATP@PPy复合材料在各种基材上完成防水涂层具有巨大潜力。油水分离实验反应了Fe/ATP@PPy复合材料具有良好的机械性能,在经过30次循环后依旧保持了95%以上的分离效率。3.本文制备的Fe/ATP@PPy复合材料在吸附金属离子方面也表现出良好的吸附能力。Fe/ATP@PPy复合材料对Cu2+、Co2+和Ni2+的吸附是自发的,吸附过程是吸热的,提高温度可促进Fe/ATP@PPy的吸附能力。且在p H=4-5,吸附时间在60min左右时,材料对Cu2+、Co2+和Ni2+的吸附基本达到平衡。三种温度下,Langmuir模型比Freundlich模型更能拟合数据,说明Cu2+、Co2+和Ni2+的吸附是单分子层吸附在Fe/ATP@PPy表面,符合化学吸附模型。
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