[發明專利]磁性凹凸棒土表面印跡親水性納米復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310511397.6
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103599756A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 戴江棟;鄒永立;孟敏佳;周志平;鄒天邊;閆永勝
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/32;C02F1/28;C02F1/48;C02F1/58
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種磁性凹凸棒土表面印跡親水性納米復合材料的制備方法和應用，屬環境功能材料制備技術領域。

背景技術

分子印跡聚合物是通過分子印跡技術合成的對特定目標分子(模板分子)及其結構類似物具有特異性識別和選擇性吸附的聚合物，具有構-效預定性、特異識別性和廣泛實用性，并且具有良好穩定性。然而，傳統分子印跡制備方法得到塊狀的高度交聯剛性聚合物，造成活性識別位點包埋于印跡聚合物的本體中，因此存在一些的缺陷，諸如：活性位點包埋過深，傳質和電荷傳遞的動力學速率慢；無法徹底洗脫模板分子，內部活性位點利用率低；粒度分布寬且形態不規整，再生性能差。為了較好地解決傳統分子印跡技術的缺陷，表面分子印跡技術應運而生，即在基質材料表面發生印跡聚合反應，從而使幾乎所有的結合位點分布在具有良好可接近性的表面的技術。

凹凸棒土又稱坡縷石或坡縷編石，是一種具鏈層狀結構的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，具有獨特的形貌結構、分散性、耐高溫、抗鹽堿性、高表面電荷和大的比表面積。由于它特異的形貌結構和性能，在環境吸附劑，催化劑載體，殺蟲劑和肥料載體及形貌控制劑等領域被廣泛地應。因此，凹凸棒土是表面分子印跡材料的理想基質材料。磁性凹凸棒土作為基質材料制備磁性表面印跡聚合物，同時擁有磁性和選擇性雙功能。在外加磁場存在下，磁性表面印跡聚合物捕獲目標物后不需要離心或過濾，可以實現快速分離。

自由基聚合是分子印跡聚合物最常用的制備方法，然而傳統自由基聚合存在內在的特性：引發速率慢、快速的鏈增長和終止反應，聚合產物分子量和分子量分布、鏈段序列、端基以及聚合物結構難以控制。可控/“活性”自由基聚合能夠克服傳統自由基聚合的缺陷，尤其是原子轉移自由基聚合?(ATRP)，已成為當今材料科學的研究熱點。ATRP分子設計能力強，反應條件溫和，可在低溫下引發反應，也可以在水溶液中進行，甚至可以在少量氧存在下進行。目前多數分子印跡聚合物的制備和應用都局限在有機溶劑中進行，并且天然的識別系統以及分子印跡聚合物所面臨的實際應用環境則多是水性體系，因此，研制親水性印跡材料應用于水相識別體系是分子印跡領域的研究目標。

磺胺類抗生素是一種常見的合成的抗生素，多以對位氨基苯磺酰胺為基本結構的衍生物，抗菌譜廣。由于其在通過生物積累轉移到人體內，可使人類器官受損、人的抗藥性增加以及產生某些慢性中毒現象。常見的磺胺類抗生素有磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲噻唑、磺胺異惡唑、磺胺間甲氧嘧啶等。目前已證實由此類藥物引起的人體組織損害超過95%是磺胺二甲基嘧啶造成的。因此，建立和發展有效和經濟處理手段來選擇性移除環境中磺胺類抗生素殘留是極為迫切的。

發明內容

本發明的目的是提供一種磁性凹凸棒土表面印跡親水性納米復合材料的制備方法，用該方法制備的磁性凹凸棒土表面印跡親水性納米復合材料對水環境中磺胺二甲基嘧啶的選擇性識別和快速磁分離。

本發明涉及一種磁性凹凸棒土表面印跡親水性納米復合材料的制備方法，是通過浸漬法將鐵離子負載在納米凹凸棒土表面，在高溫下，乙二醇還原鐵鹽制備磁性凹凸棒土納米復合材料；利用硅烷化反應將3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷接枝于磁性凹凸棒土表面，進行乙烯基功能化修飾；以乙腈為溶劑，磺胺二甲基嘧啶為模板分子，4-乙烯基吡啶為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯劑，溴化銅和N,?N,?N',?N',?N''-五甲基二乙烯三胺為催化劑，乙烯基功能化的磁性凹凸棒土納米復合材料為可聚合載體，偶氮二異丁腈引發反向原子轉移自由基沉淀聚合，在磁性凹凸棒土表面包覆薄層印跡聚合物，索氏抽提去除模板分子，得到磁性凹凸棒土表面印跡納米復合材料；以甲醇和水為溶劑，溴化亞銅和N,N,N',N',N''-五甲基二乙烯三胺為催化劑，磁性凹凸棒土表面印跡納米復合材料為活性引發劑，通過表面引發原子轉移自由基聚合，表面接枝親水性聚甲基丙烯酸羥乙酯刷，得到磁性凹凸棒土表面印跡親水性納米復合材料。通過SEM、TEM、XRD、FT-IR和TGA等現代分析測試儀器表征，揭示磁性凹凸棒土表面印跡親水性納米復合材料的物理化學特性。利用靜態吸附試驗研究磁性凹凸棒土表面印跡親水性納米復合材料對水環境中磺胺二甲基嘧啶的吸附等溫線、動力學、選擇性以及再生性能。

本發明采用的技術方案是：一種磁性凹凸棒土表面印跡親水性納米復合材料的制備方法，按照下述步驟進行：

(1)?磁性凹凸棒土的制備