[發明專利]一種離子印跡聚合物薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201310089641.4
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103214689A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 郝曉剛;王永洪;梁國琴;張浩;王忠德;張新儒
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C08J9/26
• 分類號: C08J9/26;C08G73/06;C08G73/02;C08G61/12;B01D67/00;B01D71/62;B01D71/60;B01D71/66;C02F1/469;C25D9/02;C25D5/18
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

技術領域

本發明一種離子印跡聚合物薄膜的制備方法，屬于電活性功能高分子薄膜材料制備及離子的選擇性分離領域，具體涉及一種具有電控陽離子交換功能的離子印跡聚合物薄膜的制備方法。

背景技術

重金屬離子污染已成為威脅環境和人類健康的世界性范圍的嚴重問題，另一方面這些重金屬離子包括貴金屬和稀土離子又是重要的戰略資源，因此重金屬離子的分離與回收在環境和資源兩方面都有重要的意義。然而常規的處理方法如化學沉淀法、吸附、電解和離子交換法等難以滿足凈化處理的技術和經濟要求，特別是處理含低濃度有毒、有害重金屬離子廢水時成本高、處理效率低甚至會產生二次污染，因此新型、高效、低成本的環境友好重金屬離子分離回收技術一直備受重視。電控離子交換（ESIX）技術是近年來結合電化學與離子交換發展起來的新型環境友好離子分離技術。由于該過程的主要推動力是電極電位，離子交換基體無需化學再生，消除了由化學再生劑產生的二次污染，因而有可能取代傳統的離子交換技術而受到國內外學者的關注?[化學進展,?2010,?22:?2380-2387]。

ESIX技術的關鍵是制備對目標離子具有優良選擇性的電活性離子交換功能膜。導電高分子聚合物如PANI、PPy通常為具有陰離子交換特征的正電荷膜，可用于ClO₄^-和F^-的選擇性電控分離；采用大的陰離子如PSS^-或DBS^-進行摻雜的PPy膜具有陽離子交換行為且對二價陽離子具有優良選擇性?[Electrochimica?Acta,?2005,?50(7-8):?1547-1552]。然而目前國內外所開發的電控陽離子交換膜主要是針對堿金屬或堿土金屬離子的分離，專用毒性重金屬或稀土等高價離子選擇性分離電控膜的研發尚處于起步階段。

鐵氰根離子（FCN，[Fe³⁺(CN)₆]^-3）是一種能夠與許多重金屬（如過渡金屬）離子或貴金屬離子發生配位絡合反應的電活性物質。將鐵氰根離子包埋于導電聚合物中仍可與溶液中的重金屬離子發生不穩定配位反應，而且鐵氰根在氧化還原狀態下與不同重金屬離子的絡合力會有差異。因此根據軟硬酸堿理論可以設計含鐵氰根絡合離子的導電聚合物體系，控制鐵氰根在還原狀態可使金屬離子快速吸附進入復合膜以滿足電中性，當鐵氰根被氧化時為滿足電中性金屬離子被快速釋放，從而實現電化學控制的重金屬離子交換過程。然而普通的鐵氰根離子摻雜導電聚合物體系中鐵氰根離子以游離狀態存在，容易在電位調節過程中排出聚合物（J?Am?Chem?Soc,?1987,?109:?2267-2272；Synth?Met,?1998,?98:?9895-102），而且體系對金屬離子的選擇性不易控制。

分子印跡技術（Molecular?Imprinting?Technology,?MIT）是一種制備對某一特定分子（模版分子或印跡分子）具有選擇性識別能力的新型聚合物的新技術?[Nature,?1993,?361?(6413)?:645-647]。作為分子印跡技術的一個重要發展方向，金屬離子印跡技術的發展在環境、生命和材料科學等領域具有重要的學術和應用價值，將離子印跡技術與電控離子交換技術相結合可以實現對目標金屬離子的選擇性分離和富集。然而常規化學或電化學手段所制得離子印跡聚合物都需額外的酸洗等步驟才能脫除印跡離子付諸使用，后處理步驟復雜且易造成二次污染。

單極脈沖電沉積技術是結合脈沖電位電沉積與脈沖電流電沉積技術的優點開發的一種新型的電化學合成技術（Thin?Solid?Films,?2012,?520(7):?2438-2448；Synth?Met,?2012,?162:?107-113）。在“脈沖開通時間”內給定系統一個聚合電位，而設定“脈沖截斷（關）時間”內的電流為零，由系統自身根據反應體系的化學變化反饋來給出“脈沖關時間”的電位即開路電位。此方法有可能成為制備新型離子印跡聚合物的一種全新的電化學聚合方法，但是至今還未有成功的技術方案進行報道。

發明內容

本發明一種離子印跡聚合物薄膜的制備方法，目的在于為解決上述現有技術中存在的問題，從而提供一種基于單極脈沖電沉積技術的離子印跡導電聚合物薄膜的制備方法的技術方案。