一种磁性介孔自由基可控聚合离子印迹吸附剂的制备方法

摘要

本发明涉及一种磁性介孔自由基可控聚合离子印迹吸附剂的制备方法，属环境功能材料制备技术领域。首先通过掺杂得到磁性介孔SBA-15（Fe₃O₄SBA-15），再对Fe₃O₄SBA-15进行苄基化改性得到Fe₃O₄SBA-15-Cl。随后引入RAFT试剂获得Fe₃O₄SBA-15-RAFT。最后，以Fe₃O₄SBA-15-RAFT为基质材料，Ce(                                               )为模板，制备了一种磁性介孔自由基可控聚合铈离子印迹吸附剂，并考察了其对水溶液中Ce()的吸附性能。结果表明该吸附剂对Ce()具有选择性高，分离效果显著，重复使用次数多的优点。

主权项

一种磁性介孔自由基可控聚合离子印迹吸附剂的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：（1）磁性介孔SBA‑15的合成：    称取硝酸铁溶于甲醇中，继续加入SBA‑15，充分搅拌至混合均匀，然后将其置于 80℃烘箱中烘干以除去甲醇；将干燥后所得固体充分研磨成粉末，80℃条件下暴露于乙酸蒸气中 1 h，接着在 80℃条件下敞开干燥以除去物理吸附的乙酸分子；然后将干燥好的橙黄色粉末放入管式炉中，N₂保护下，以 5 ℃/min程序升温至400℃并保持20 min，即得到掺杂有Fe₃O₄颗粒的磁性介孔SBA‑15，即Fe₃O₄@SBA‑15；（2）表面苄基化Fe₃O₄@SBA‑15的制备：    取上述步骤(1)中合成的Fe₃O₄@SBA‑15分散于无水甲苯中，然后加入4‑氯甲基‑苯基三甲氧基硅烷，通氮除氧 15 min；反应体系在N₂保护下，油浴 90℃条件下搅拌反应 24 h；反应结束后，用磁铁分离所得产物，并用甲苯和甲醇依次洗涤所得产物直至洗涤液变得澄清，然后在60℃下真空干燥一夜，即得表面苄基化的Fe₃O₄@SBA‑15，即Fe₃O₄@SBA‑15‑Cl；（3）RAFT链转移剂化Fe₃O₄@SBA‑15的制备：    苯基溴化镁溶液置于圆底烧瓶中，油浴预热至40℃；N₂保护下向上述溶液中以每分钟1滴的速度逐滴加入蒸馏过的二硫化碳，40℃条件下反应2 h，整个过程在氮气保护条件下进行；接着加入Fe₃O₄@SBA‑15‑Cl，超声分散后通氮除氧 15 min；反应体系在氮气保护下，油浴 70℃条件下反应 60 h；反应结束后，用磁铁分离所得产物，并用甲醇和丙酮依次洗涤所得产物直至洗涤液变得澄清；最后在 60℃下真空干燥一夜，即得RAFT链转移剂化Fe₃O₄@SBA‑15，即Fe₃O₄@SBA‑15‑RAFT；（4）铈离子表面印迹吸附剂的制备：铈溶于甲醇和水的混合溶液中，继续加入丙烯酰胺，超声 10 min，通N₂ 10 min，密封避光保存12h；向上述自组装溶液中依次加入Fe₃O₄SBA‑15‑RAFT、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈，超声分散 10 min 后，反应体系在氮气保护下，油浴 60℃下反应 8 h；反应结束后，用 0.1 mol/L 乙二胺四乙酸二钠溶液洗涤印迹聚合物 12 h以除去铈离子Ce()，此过程重复5次；用等离子体发射光谱仪测量洗脱液中Ce()的浓度以保证Ce()去除干净，将产品在 60℃下烘干；步骤（1）中所述的Fe(NO₃)₃·9H₂O在甲醇中的浓度为 0.02~0.08 g/mL；所述的Fe(NO₃)₃·9H₂O与SBA‑15的质量比为1：0.25~1.00 ；步骤（2）中所述的无水甲苯溶液中Fe₃O₄@SBA‑15的浓度为 0.010~0.028g/mL，4‑氯甲基‑苯基三甲氧基硅烷的浓度为 0.010~0.028g/mL；步骤（3）中所述的苯基溴化镁溶液为苯基溴化镁和超干四氢呋喃的混合溶液，其中苯基溴化镁的浓度为1.0 mol/L；所述的加入的CS₂体积与苯基溴化镁溶液的体积比为 1.5~2.0：24；所述苯基溴化镁（PMB）溶液与Fe₃O₄@SBA‑15‑Cl的比例为1mL：8.3~12.5 mg；步骤（4）中所述的Ce()在甲醇和水的混合溶液中的摩尔浓度为 5.0~10.0 mmol/L，其中混合溶液中甲醇和水的体积比为4:1；所述的混合溶液中丙烯酰胺的摩尔浓度为 20.0~40.0 mmol/L；所述的加入的Fe₃O₄SBA‑15‑RAFT、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈的质量比为：25~50 ：38.5~77.0 ：4~6。