수중 중금속이온 흡착을 위한 포스핀 기능화된 메조다공성 실리카
Phosphine-Functionalized Mesoporous Silica for the Adsorption of Heavy Metal Ions in Water
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본 연구에서는 실리카원으로 Tetraethyl orthosilicate (TEOS)를 사용하고 주형으로 트리블럭 공중합체 (P123)를 사용하여 산성 조건에서 자기조립 방법과 수열합성 과정을 거쳐서 잘 배열된 육방체 구조(p6mm)의 메조세공 배열구조를 가지는 다공성 실리카 물질 (Surfactant-extracted SBA-15)을 합성하였다. Surfactant-extracted SBA-15는 약 990 nm의 크기를 가지는 짧은 로드의 입자 모양을 보여주었다. 그리고표면적과 세공 직경은 각각 676 m2g-1와 70.2 Å이었다. 한편, 포스트-합성방법 (post-synthesis method)을이용하여, 메조세공 표면에 포스핀 (P)이 포함된 유기 기능기 {2-(diphenylphosphino)ethyltriethoxysilane, DPPTES}를 그래프팅 (grafting) 하였다. (DPPTES-SBA-15) DPPTES-SBA-15는 잘 배열된 이차원 메조세공구조 (p6mm)를 가지고 짧은 로드의 입자모양을 잘 유지하였다. DPPTES-SBA-15의 표면적과 세공 직경은각각 598 m2g-1와 64.5Å으로 감소하였다. DPPTES-SBA-15를 흡착제로 사용하여 중금속 이온 흡착 연구를수행한 결과, Pb2+, Cu2+ 그리고 Hg2+ 중금속 이온에 대해 각각 3.6 (749.6 mg Pb2+ g-1), 3.9 (249.2 mg Cu2+ g-1), 3.9 mmolg-1 (773.6 mg Hg2+ g-1)의 우수한 흡착능을 보여주었다.
Abstract
In this study, TEOS was used as a silica source, and a triblock copolymer (P123) was used as a template to produce mesoporous silica with a well-ordered hexagonal mesopore array (p6mm) through a self-assembly method and hydrothermal process under acidic condition. (Surfactant-extracted SBA-15). Surfactant-extracted SBA-15 showed the particle shape of a short rod with a size of approximately 990 nm. The surface area and pore diameter were 676 m2g-1 and 70.2 Å, respectively. Meanwhile, 2-(diphenylphosphino) ethyltriethoxysilane (DPPTES) with phosphine atom was grafted into the mesopores using a post-synthesis method. (DPPTES-SBA-15) Mesoporous silica (DPPTES-SBA-15) modified with DPPTES had a well-ordered pore structure (p6mm) and well-maintained particle shape of short rods. The surface area and pore diameter of DPPTES-SBA-15 decreased to 598 m2g-1 and 64.5 Å, respectively. The adsorption study on heavy metal ions was performed using DPPTES-SBA-15 as an adsorbent, and the results showed excellent adsorption capacities of 3.6 (749.6 mg Pb2+ g-1), 3.9 (249.2 mg Cu2+ g-1), and 3.9 mmolg-1 (773.6 mg Hg2+ g-1) for Pb2+, Cu2+, and Hg2+ heavy metal ions, respectively.
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