[發明專利]具有pH和磁響應性雜化納米粒子及其制備方法和在分離納米油水乳液中的應用

有效

• 申請號: 201710136573.0
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106832159B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 凡小山;曹萌雅;胡志國
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: C08F293/00
• 分類號: C08F293/00;C08F226/06;C02F1/28
• 代理公司: 41107 新鄉市平原專利有限責任公司
• 代理人: 于兆惠

本發明公開了一種具有pH和磁響應性Fe₃O₄@SiO₂@P4VP?PDMS?P4VP雜化納米粒子及其制備方法和在分離納米油水乳液中的應用，通過具有pH響應性的P4VP?PDMS?P4VP三嵌段共聚物中P4VP嵌段上的吡啶基團與超順磁納米顆粒Fe₃O₄@SiO₂表面的C?I活性基團耦合反應，通過共價鍵將P4VP?PDMS?P4VP三嵌段共聚物鍵合到Fe₃O₄@SiO₂納米粒子表面得到具有pH和磁響應性Fe₃O₄@SiO₂@P4VP?PDMS?P4VP雜化納米粒子。本發明還具體公開了該Fe₃O₄@SiO₂@P4VP?PDMS?P4VP雜化納米粒子的制備方法及其在分離納米油水乳液中的應用。本發明的雜化納米粒子由于中心Fe₃O₄磁性納米粒子的作用，吸附油分的雜化納米粒子在外加磁場的作用下可以非常容易地與水溶液體系分離，吸附油分后的雜化納米粒子在酸性水溶液中脫附后重復循環使用。

技術領域

本發明屬于高分子化學及聚合物技術領域，具體涉及一種具有pH和磁響應性Fe₃O₄@SiO₂@P4VP-PDMS-P4VP雜化納米粒子及其制備方法和在分離納米油水乳液中的應用。

背景技術

近年來，因為工業含油廢水的排放以及經常發生的原油泄露事件，油導致的水污染已引起了人們越來越多的關注。尋找一種環境友好型，同時也非常有效的方法來分離水中的油分，已經成為了一種很大的挑戰，尤其是分離非常穩定的納米乳化狀的油水混合物。

在實際應用中，多種多樣的疏水性/親油性的吸油性材料經常用于吸附水的油分。但是，由于這些材料吸收的選擇性較差，吸附油的同時也會吸收一些水，而進一步去除油中混合的水會降低分離的效率。如果吸收材料可以選擇性地吸收其中的一種成分（油或水），并可以完全排斥另外一種成分（水或油），那么就可以實現油和水的完全分離。

具有超疏水/超親油表面的磁性微米或納米顆粒已經成為從油/水乳液中富集并除去油分的一種很有前景的材料。這些磁性材料的表面常用疏水性小分子或大分子來修飾。因為疏水作用容易被顆粒聚集體粗糙的表面放大，所以這些磁性材料通常能顯示出對油的超潤濕性。通過震蕩/超聲，這些磁性材料會很容易分散到油/水的乳液中，然后在磁性的作用下使吸附了油分的材料與液體分離。這些磁性材料通常需要用大量的有機溶劑來洗滌才可以再生并循環利用。此外，回收的材料的吸油能力可能會因為洗滌不充分而降低。

如果吸附劑的油粘附性在特定的刺激作用下可以轉變為油排斥性，那么這些材料將很容易實現可控的油分捕獲和再釋放。作為一種刺激，在水介質中pH的改變很容易實現。對pH敏感的小分子和大分子已經用于構造具有可轉變的超潤濕性的表面。

基于P2VP嵌段在水性介質中的可質子化和去質子化的可轉換的特性，這些精心設計的功能表面的材料顯示出良好的可控油/水分離功能。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種結構新穎且功能獨特的具有pH和磁響應性Fe₃O₄@SiO₂@P4VP-PDMS-P4VP雜化納米粒子及其制備方法，該方法通過將具有pH響應的嵌段聚合物接枝到磁性納米顆粒的表面來合成超親油性-超親水性轉化且能夠循環利用的吸油材料，用于有效分離水包油乳液。