一种碳基磁性温敏型表面印迹吸附剂的制备方法

摘要

本发明一种碳基磁性温敏型表面印迹吸附剂的制备方法，属环境功能材料制备技术领域。通过简单有效的水热合成法制备了四氧化三铁/碳(Fe₃O₄/C)磁性复合材料。接着对磁性复合材料进行了乙烯基改性。随后通过自由基聚合过程制备磁性碳复合材料表面温敏印迹吸附剂，并将吸附剂用于水溶液中2,4,5-三氯苯酚的选择性识别和分离。由于温敏单体的加入,材料可以在无酸的条件下实现可控释放。碳层的包覆使得制备的印迹吸附剂在酸性条件下有显著磁稳定性,且有效阻止了氧化铁的团聚现象。本材料有较高的吸附容量,明显的2,4,5-三氯苯酚分子识别性能、磁分离及温敏特性。

主权项

一种碳基磁性温敏型表面印迹吸附剂的制备方法,按照下述步骤进行：1）Fe₃O₄@C 纳米微球、乙醇和水的混合液按1:100‑500 g/mL的比例分散开，其中混合液中乙醇和水的体积比为1‑4:1，在室温下机械搅拌1‑3h后按照Fe₃O₄@C 纳米微球的质量与3‑(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷体积比为1：4‑16 g/mL加入3‑(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，温度升至40‑60℃继续搅拌18‑24h， 反应结束后产品用Nd‑Fe‑B永久磁铁分离，用去离子水和无水乙醇洗涤，获得的乙烯基改性的磁性碳纳米微球复合材料最后放在50‑60℃ 的真空干燥箱里干燥3‑7h；2）将2,4,5‑TCP，温敏型功能单体N‑异丙基丙烯酰胺，功能单体丙烯酰胺按 1.0：0.3‑0.5：0.08‑0.2 mmol/g/g溶解在DMSO 中，保持2,4,5‑TCP的浓度为0.1‑0.2 mmol/mL，放置于黑暗的条件下静置12‑24h，形成预组装体系；3）将油酸和改性过的Fe₃O₄@C置于三口烧瓶中机械搅拌1‑3h，油酸和改性过的Fe₃O₄@C的比例为2‑5 mL/g，按TCP和乙二醇二(甲基丙烯酸)酯摩尔比1：（5‑10）的比例加入乙二醇二(甲基丙烯酸)酯，以及上述预组装体系继续搅拌10‑30min，接着每毫摩尔TCP加入0.3‑0.6g聚乙烯吡咯烷酮和80‑120mL含有二甲亚砜与水的混合液，混合液中二甲亚砜与水的体积比为9:1；在 300 rpm下搅拌10‑30min，通氮气排除氧气后每mmol TCP加入AIBN0.1‑0.3g并控制温度在50‑60℃下反应3‑9h，接着温度升至50‑80℃聚合15‑20h；4）产物碳基磁性温敏型表面印迹吸附剂用Nd‑Fe‑B永久磁铁收集，用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，最后用甲醇和醋酸的体积比为95:5的混合液为提取液80℃索式提取，直到在洗脱液中检测不到TCP，然后在50‑60℃下真空干燥；所述的Fe₃O₄@C纳米微球按照下述步骤制备：（1）制备Fe₃O₄纳米粒子将FeCl₃·6H₂O、NaAc、乙二醇按照 (4‑9) ：(5‑10) ：(40‑70)  g/g/mL，混合溶液在氮气保护下加热到130‑180℃ 机械搅拌1‑3h，接着把上述溶液倒入容量100 mL的反应釜中在150‑200℃反应8‑12h，反应结束后使其冷却到室温，产品用无水乙醇多次洗涤，然后50‑60℃干燥4‑8h，得到Fe₃O₄纳米粒子；（2）制备Fe₃O₄@C纳米微球上述制备的Fe₃O₄纳米粒子与葡萄糖、Mw=1500的聚乙二醇按质量比为(0.1‑0.3):(4‑7): (0.3‑0.6)溶解在蒸馏水中超声10‑20min，Fe₃O₄纳米粒子质量与蒸馏水体积的比为（0.1‑0.3）:（10‑25）g/mL，混合液放在容量40mL的反应釜中程序升温，3‑5h内上升到150‑200℃，且保持此温度6‑10h，反应结束后冷却至室温，产品用Nd‑Fe‑B永久磁铁分离，并用去离子水和无水乙醇洗涤，最后在50‑60℃下干燥4‑8h，得到Fe₃O₄@C纳米微球。