胺基改性硅胶材料的研究进展

刘海龙

胺基改性硅胶材料的研究进展

刘海龙

（河南化工职业学院，河南 郑州 450042）

近年来，胺基改性硅胶材料在生物医学、重金属离子处理等方面得到了广泛应用，本文综述了胺基改性硅胶材料的研究现状，详细介绍了其制备方法及应用，提出了胺基改性硅胶材料在化反应中的应用前景。

胺基；硅胶；发展

硅胶颗粒具有大量的孔道结构，较大的比表面积，良好的化学、机械稳定性，常作为吸附材料的载体，而胺基官能团（-NH2、-NH-）对特定基团、重金属离子等有着较强的吸附能力，因此以硅胶为载体，含胺基官能团的有机物为修饰物，制备出的胺基改性硅胶材料，既具备优良的化学稳定性能和机械稳定性能，又对目标基团具有较大的吸附容量。根据修饰物官能团的不同，胺基改性硅胶材料具备不同的功能，广泛应用在生物医学、杀菌剂、重金属离子处理等方面。本文主要介绍了胺基改性硅胶的合成方法及相关应用，着重提出了在化反应中的应用前景。

1 胺基改性硅胶材料的合成方法

目前，胺基改性硅胶材料的制备方法有很多种，但常用的合成方法主要有物理覆盖法与化学改性法，详细见表1。

表1 胺基硅胶的制备方法Table1 Synthetic methods of amino silica gel

2 胺基改性硅胶材料的应用

2.1 在医学方面的应用

内毒素广泛存在于自然界中，是一种热性和致炎性很强的有害物质，是内毒素血症及感染性休克的主要致病介质［3］，如何有效清除内毒素一直是生物工程、医学等领域的研究热点。张媛媛［4］以硅胶为载体，通过化学反应将组氨酸引入到硅胶表面，制备出胺基改性硅胶材料，研究结果显示该材料对内毒素有较好的吸附性能。雷海波［5］以硅胶、聚乙烯亚胺为原料制得PEI/SiO2复合材料，对胆红素具有较好的吸附性能。王旭鹏［6］在PEI/SiO2材料的基础上，以双官能团戊二醛为媒介，将青霉素酰化酶接枝到硅胶表面，结果表明固定之后的青霉素酰化酶，其抗金属离子性比游离酶更好。姜鹏飞［7］制备出了聚乙烯亚胺改性硅胶医用材料，试验结果表明，该材料对脲酸互变异构体三羟基嘌呤的饱和吸附量达到了84.9mg·g-1，为研制新的血液净化材料提供了理论参考。

2.2 在杀菌方面的应用

李凤艳等［8］将十二叔胺、十四叔胺、十六叔胺通过化学反应接枝到硅胶表面，制备出杀菌剂，杀菌效率均在90%上。曹承进［9］以硅胶作为载体，将聚乙烯亚胺接枝在硅胶上，最后用卤代烷对其进行修饰，制备出具有杀菌作用的高分子季铵盐，结果表明该杀菌剂对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌及真菌都有较强的杀灭效果。王慧盈［10］以硅胶为载体，将季铵基团接枝到硅胶表面，合成固定化季铵盐型杀生材料，具有良好的杀菌性能。

2.3 在电分析化学中的应用

胺基改性硅胶在电分析化学领域也有着广泛的应用，特别是在电极修饰方面，硅胶通常作为基底材料。AlfayaA［11］将3-氨基丙基三乙氧基接枝到硅胶表面，合成了季铵盐修饰的硅胶电极，该电极可作为ClO4-的电位传感器，能计算出电位的选择性系数，且抗离子干扰性较强。张海丽等［12］以1-（4-偶氮苯基苯）-3-丙基-三氮烯键合硅胶修饰碳糊电极，用于分析测定饲料中的镉，检测下限为1.0×10-8mol·L-1，并且具有良好的选择性。

2.4 在重金属离子吸附方面的应用

胺基改性硅胶材料对重金属离子具备良好的吸附性能，是目前研究较多、吸附效果较好的吸附材料之一，特别是利用聚胺高分子对硅胶进行改性，对重金属离子有十分显著的吸附效果。

范忠雷等［13-15］以聚烯丙基胺（PAA）、硅胶为原料，合成了新型功能材料PAA/SiO2，结果表明对Cu2+具有较好的吸附性能。聂玉伦［16］采用化学改性将苯环烷基化试剂引入到硅胶表面，制备出固相萃取剂。谢发之［17］以硅胶为载体，将硫代乙酰胺接枝到硅胶表面得到新型萃取剂，分别在静态与动态条件下，研究了Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附性能，结果表明富集效果显著。林燕鹏［18］在饮用水净化方面做了相关研究，合成的吸附剂用于吸附饮用水中的Cu2+、Pb2+。L.N.H. Arakaki等［19］利用硅烷偶联剂引入胺基制备出胺基改性材料，对Cu2+、Ni2+、Co2+的吸附量分别达到了1.04mmol·g-1、1.89mmol·g-1、1.85mmol·g-1。P.S. Suchithra［20］采用溶胶-凝胶法合成了胺基改性硅胶材料，在不同条件下研究对Cr6+的吸附性能。Abdel-Ghany El-Kourashy等［21］利用浸渍法，将TPTZ涂覆在硅胶表面，从而制备出吸附剂，并研究了其对Fe2+、Ru3+的吸附与解吸性能。Jonathan P［22］采用多种胺基硅烷剂对硅胶表面进行改性，分别研究了其对Cd2+、Cr3+、Cu2+、Sr2+的吸附性能。

3 展望

胺基改性硅胶的应用范围非常广，但真正用于实践还需要克服一系列困难。在生物医学方面，要求硅胶表面附着的胺基不易脱落，稳定性高，选用的合成单体要无毒、安全、绿色。在重金属离子吸附方面，吸附容量、选择性、再生性等指标均需要进一步提高。在很多金属离子作为化剂的反应中，游离的金属离子不容易回收，而且容易流失，还会对后期产物的分离净化造成困难。由于胺基改性硅胶材料能固定金属离子，而且具备一定的机械稳定性、热稳定性以及良好的重复性，那么它就有可能作为化剂载体来应用。因此，在化反应方面，胺基改性硅胶材料同样有着巨大的发展前景。

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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