普萘洛尔在TiO2上的吸附机理研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 叶聪 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2012-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 景传勇 |
| 关键词 | 普萘洛尔 TiO2 吸附 红外光谱 量子化学 propranolol TiO2 adsorption ATR-FTIR quantum calculation |
| 其他题名 | Adsorption Mechanism of Propranolol on TiO2 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 药物及个人护理品（Pharmaceuticals and Personal Care Products ，PPCP），是一类“新型”微量污染物，近年来受到科学界和公众的广泛关注。普萘洛尔作为PPCPs中的一种，被长期用于治疗高血压和心血管疾病。普萘洛尔在地表水中的浓度可达μg/L，对生态系统构成潜在危害。普萘洛尔在环境固液界面的吸附会直接影响其迁移转化及生物有效性。从分子水平上了解普萘洛尔在固液界面的吸附机理有助于我们对其环境归趋进行预测。 本研究结合水化学批实验（batch）、光谱实验和表面络合模型，从分子水平上研究普萘洛尔在TiO2上的吸附机理。结果表明，普萘洛尔在TiO2上的吸附遵循拟二级动力学，反应在4小时达到吸附平衡。普萘洛尔在TiO2上的吸附率随着pH值的增大而增大。pH值分别为5、7、9时，普萘洛尔在TiO2上的吸附等温线可用Freundlich模型拟合，并且离子强度对吸附没有显著影响。Zeta电位结果显示，TiO2吸附普萘洛尔后，等电点由5.8增大到6.1。普萘洛尔的吸附态与自由溶解态在紫外-可见光光谱上的差异，表明TiO2与普萘洛尔之间存在电荷转移。FTIR分析表明，普萘洛尔的O-H和C-N的振动在吸附于TiO2表面后发生了变化，从分子水平上证实了普萘洛尔的羟基和亚氨基通过氢键与TiO2作用。通过XPS实验分析了吸附前后普萘洛尔和TiO2中各个元素的化学态，观察到普萘洛尔中N元素的结合能在吸附后明显减小了，说明N元素在吸附过程中得到电子。基于光谱实验得到的信息，建立了普萘洛尔吸附于TiO2的表面络合模型，该模型不仅很好的描述pH值对吸附的影响，还验证了zeta电位的变化趋势。 通过量子化学计算，从分子水平上探索普萘洛尔在TiO2上的作用机制。利用Materials Studio软件中的CASTEP模块，计算出普萘洛尔在TiO2上的吸附能为-3.767 eV，证明普萘洛尔在TiO2上形成稳定的吸附结构。通过分析电荷密度差分明确了吸附体系中电子的得失情况，在TiO2表面存在着电荷积累，普萘洛尔分子羟基和亚氨基中的氢原子失去电子，而羟基中的氧和亚氨基中的氮则处于得电子状态。对普萘洛尔和TiO2体系进行态密度分析，表明普萘洛尔分子中的羟基与TiO2表面形成较强的氢键作用，而普萘洛尔分子中的亚氨基与TiO2表面形成较弱的氢键作用。量子化学计算结果与实验结果相符，从理论上验证了普萘洛尔在TiO2上的作用机理。 |
| 公开日期 | 2014-05-12 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7214]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 叶聪. 普萘洛尔在TiO2上的吸附机理研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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