[發明專利]一種羧甲基-β-環糊精功能化磁性介孔硅微球的制備方法

有效

• 申請號: 201711226995.3
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107961764B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 李柏林;楊琴;鄒楠;李曄;高雪潔;盧憶靈
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;B01J13/02
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 張惠玲<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提供一種羧甲基?β?環糊精功能化磁性介孔硅微球的制備方法，包括如下步驟：共沉淀法制備Fe₃O₄；制備SiO₂包裹的Fe₃O₄顆粒，即磁性硅，記為Fe₃O₄@SiO₂；制備介孔SiO₂包裹的Fe₃O₄@SiO₂顆粒，即磁性介孔硅，記為Fe₃O₄@SiO₂@SiO₂；采用濕法或干法制備羧甲基?β?環糊精，記為CM?β?CD；制備羧甲基?β?環糊精功能化磁性介孔硅微球，記為Fe₃O₄@SiO₂@SiO₂?CM?β?CD。本發明以Fe₃O₄為對象，采用共沉淀技術和Stober法合成功能化磁性介孔硅復合微球，制備過程簡單、處理高效、成本低廉，為磁性吸附微球的制備和應用提供新的思路，能提高Fe₃O₄對水中重金屬的去除效果。

技術領域

本發明涉及水處理新材料制造技術領域，具體涉及一種羧甲基-β-環糊精功能化磁性介孔硅微球的制備方法。

背景技術

Fe₃O₄磁性納米顆粒具備納米材料的優良性質(如粒徑小、表面積大等)，還具有其自身的特性，當顆粒粒徑小于20nm時，在常溫下表現出超順磁性；此外容易被功能基團修飾，可與目標物發生特異性親合吸附，在外加磁場的定向控制下可將目標物從多組分環境中快速分離出來；具有制備過程簡便、價格價廉、低毒、結構和功能的可預期性強、可調控性等優點，使得其在吸附分離、催化和載體等方面有很高的應用價值。但裸露的Fe₃O₄顆粒在空氣中極易被氧化，在酸性環境中易腐蝕和團聚，進而會失去納米材料特有的性質，使其吸附效果與吸附選擇性變差。為使Fe₃O₄磁性納米材料能夠更有效、選擇性地去除重金屬離子，須對其進行改性修飾。

一方面，可利用無機材料對Fe₃O₄進行包覆，得到的復合材料可以同時具備磁性納米顆粒和包覆材料的性能。由于介孔二氧化硅具有有序的介孔結構，被廣泛應用于吸附金屬離子、染料和其他的有機化合物，高比表面積使得其化學和物理吸附過程比較快，此外，介孔二氧化硅容易功能化而具有特殊的性能。用二氧化硅包覆Fe₃O₄能夠保護磁性Fe₃O₄顆粒內核，并且二氧化硅具備良好的相容性和分散性，很容易被修飾和功能化，可以獲得更廣的應用范圍，能夠通過改變反應物的用量來調節包覆層的厚度。專利號為CN200910219335.1(授權公號為CN101707106 B)的中國發明專利《一種核殼結構的二氧化硅磁性復合微球的制備方法》中公開了一種二氧化硅磁性復合微球的制備方法，制備出的磁性納米微球包含一個磁性氧化鐵內核及一層致密無孔的二氧化硅外殼。惰性的致密無孔的二氧化硅外殼的一個重要功能是保護具有高化學活性氧化鐵，但是也導致了二氧化硅磁性復合微球的比表面積低，使得吸附點位下降，導致吸附效率降低，限制了其應用。專利號CN201310222225.7(授權公號為CN103310935 A)的中國發明專利《二氧化硅納米磁性微球及其制備方法》公開了一種雙層二氧化硅包覆的磁性納米顆粒的制備方法，制得的二氧化硅納米磁性微球具有多層核殼結構，內核為單分散性的磁性納米粒子，單分散性可使中層的致密二氧化硅緊密包覆在磁性納米粒子表面，從而保證單位質量納米磁性微球磁性更強，外層為介孔二氧化硅，比表面積高，但在制備過程中利用高溫灼燒的方法除去模板劑，使得介孔結構容易受到破壞而降低性能，因此需要尋找更溫和且有效的脫模方法。