[發明專利]一種基于磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷合成并磺酸化來制備吸附劑的方法

在審

• 申請號: 201810455966.2
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108404890A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 羅立強;王欣;何海波;陳瑩;王淑敏;嚴曉霞
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明屬于材料科學與工程和有關有機無機雜化材料改性技術領域。具體來說是一種基于磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷的合成并磺酸化的吸附劑的制備方法。首先合成介孔籠型聚倍半硅氧烷，而后對磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷進行巰基改性，使表面帶有豐富的巰基官能團，再將改性的磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷氧化，使巰基氧化為磺酸基團，即得到磁性介孔的磺酸化吸附劑。本發明兼具簡單、高吸附量、便攜等優勢，提供了一種水體有機堿性染料吸附的新策略，豐富了磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷的相關研究。

技術領域

本發明屬于材料科學與工程和有關有機無機雜化材料改性的技術領域，具體來說是一種基于磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷合成并磺酸化來制備吸附劑的方法。

背景技術

有機無機雜化材料是近年來發展起來的一種新型復合材料，它將無極材料的剛性、耐熱、抗氧化以及優異的力學與機械性能與有機材料優良的加工性、韌性與低成本等特性糅合在一起，在力學、熱學、光學、電磁學、化學和生物方面有許多優異的性能，是材料學科研究熱點之一。籠型聚倍半硅氧烷（Polyhedral oligomeric silsequioxanes, POSS）是一種不同于二氧化硅、有機硅的新型納米材料，它由Si-O-Si組成籠狀無機骨架和頂上角的有機官能團組成的三維結構，兼具無機物和有機物特性。而八乙烯基倍半硅氧烷接有乙烯基活性基團，可以進行接枝、聚合等形成功能化材料。這種獨特的結構與性質，使得POSS易于進行分子結構設計，且制備的方法簡便靈活，綜合性能優異。目前關于POSS的研究主要集中在制備整體柱、薄膜、阻燃材料、吸附劑等領域。

磁性納米材料具有超順磁性，且價格低廉，制備簡單，容易批量制備等優勢，在細胞分離、藥物轉運、酶固定化、催化、吸附分離等諸多領域都已經有所應用。磁性納米材料可以作為吸附劑，與常規吸附劑不同的是，它在外界磁場即可實現固液分離，吸附劑經適當的洗脫之后就可以循環使用，無需離心操作，大大節約了實驗的時間。因此通過將磁性納米可以與籠型聚倍半硅氧烷結合，合成磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷，在食品前處理、水樣污染物去除等領域有著廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷合成并磺酸化來制備吸附劑的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

1、一種基于磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷合成并磺酸化來制備吸附劑的方法，其特征在于具有如下的制備過程和步驟:

a. 制備丙烯酸功能化的四氧化三鐵納米顆粒：將四氧化三鐵納米顆粒加入到丙烯酸溶液中，充分反應，使得四氧化三鐵納米上接上烯基，得到丙烯酸功能化的四氧化三鐵納米顆粒；

b．磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷的合成：將255 mg丙烯酸功能化的四氧化三鐵納米顆粒和400 mg八乙烯基倍半硅氧烷(二者的乙烯基摩爾比為1：1)加入到四氫呋喃與聚乙二醇40/60 (%, w/w)的混合溶液中，然后加入偶氮二異丁腈(15 wt%)，60 ℃下充分振蕩反應，使得丙烯酸功能化的四氧化三鐵納米顆粒和八乙烯基倍半硅氧烷結合上，再用四氫呋喃清洗，待用；

c. 磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷的巰基改性：將上述步驟b得到的磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷分散在乙醇溶液中，然后加入1，2-乙二硫醇(巰烯摩爾比為2：1)和偶氮二異丁腈(10wt %)，60℃下充分振蕩反應，使得磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷上帶有巰基，再用乙醇清洗，待用；

d. 改性后的磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷的氧化，使其磺酸化：將上述步驟c改性后的磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷加入到30%雙氧水的甲醇溶液中，室溫下充分振蕩，使得磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷上的巰基氧化為磺酸基，即得到磁性介孔的聚倍半硅氧烷磺酸化的吸附劑。

一種高吸附量，基于磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷合成并磺酸化來制備吸附劑的方法，由上述工藝實現。采用本發明所制備的磁性介孔籠型聚倍半硅氧烷的磺酸化吸附劑在處理水體中的污染物領域中應用。