[發明專利]一種鳳眼蓮基磁性多級孔碳表面印跡材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910586065.1
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110339823A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 毛艷麗;康海彥;黃真真;劉彪;宋忠賢;張紅力;徐永爭;姚學同;魯志鵬;李明;宋冰;崔弼峰;李賓;宿顯瑞;張東令;付清龍;羅煜昽;王召東;羅世田
• 申請（專利權）人: 河南城建學院
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;C02F1/28;C08F222/14;C08F220/06;B01J20/30;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

本發明公開了一種鳳眼蓮基磁性多級孔碳表面印跡材料的制備方法，包括鳳眼蓮活性原料的制備、鳳眼蓮基磁性多級孔碳的制備以及鳳眼蓮基磁性多級孔碳表面印跡材料的制備，鳳眼蓮以其繁殖力強、易于獲得、碳元素含量豐富及表面官能團豐富等優勢作為制備多級孔碳材料的優良原料，利用鳳眼蓮制備多級孔碳材料用作分子印跡基質材料，不僅可以有效的緩解資源短缺問題而且能夠緩和環境污染問題。

技術領域

本發明涉及水生植物利用和治理技術領域，更具體的說是涉及一種鳳眼蓮基磁性多級孔碳表面印跡材料及其制備方法和應用。

背景技術

環丙沙星屬于第三代氟喹諾酮類抗生素，具有抗菌譜廣、抗菌活性強、血液濃度高、生物利用率高、能迅速分解到各組織等特點而被廣泛使用。由于抗生素在生物體內的吸收性較低，大部分被使用的藥物會以母體藥物形式排泄后進入環境，對環境造成潛在威脅。研究表明，動物使用的抗生素藥物中的約25％-75％將從糞便中以母體藥物或代謝物的形式排出體外，因此通過排泄物進入土壤或水生環境的抗生素，對環境產生深遠的影響。

鳳眼蓮，又名水葫蘆，繁殖能力強，成片生長，不僅會阻塞河道，影響農田灌溉和水上運輸，還會與水體中的其它水生生物爭奪光照、養分和生長空間，嚴重威脅水體的生物多樣性，利用鳳眼蓮制備生物炭材料則能夠有效減少其造成的環境危害并實現變害為寶。

分子印跡聚合物是通過分子印跡技術合成對目標分子具有特異性識別與選擇性吸附的聚合物。表面分子印跡技術通過把分子識別位點建立在基質材料的表面，該技術很好的解決了傳統本體聚合高度交聯導致的目標分子結合能力小、不能完全去除、活性位點包埋過深、質量轉移慢和吸附-脫附的動力學性能不佳等缺點。

多級孔碳材料是指同時具有微孔、介孔和大孔三種孔徑結構的碳材料，由于其具有較高的比表面積、良好的化學穩定性、發達的孔道結構等特點成為一種理想的表面分子印跡基質材料，將其應用于環境治理是目前的研究熱點。

因此，如何利用廉價的生物質資源，制備出吸附容量大、選擇識別能力強的印跡吸附材料，進而利用印跡吸附材料從復雜水環境體系中有效識別和分離痕量抗生素是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明利用鳳眼蓮制備多級孔碳材料用作分子印跡基質材料，不僅可以有效地緩解資源短缺問題而且能夠緩和環境污染問題。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鳳眼蓮基磁性多級孔碳表面印跡材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)鳳眼蓮活性原料的制備

將鳳眼蓮從湖中打撈出來，去除莖葉，保留根部，用蒸餾水將鳳眼蓮根洗凈，烘干并進行粉碎、過篩、研磨成粉末，將所述鳳眼蓮粉末加入到磷酸溶液中，邊攪拌邊加熱，溶解完全后真空干燥得到鳳眼蓮活性原料；

(2)鳳眼蓮基磁性多級孔碳的制備

將所述鳳眼蓮活性原料與氯化鐵的乙醇溶液混合均勻，在90-100℃的烘箱中真空烘干至恒重后置于管式爐中，在惰性氣體保護下高溫碳化磁化后冷卻，洗滌、烘干得到鳳眼蓮基磁性多級孔碳；

(3)鳳眼蓮基磁性多級孔碳表面印跡材料的制備

依次將環丙沙星、甲基丙烯酸加入到甲醇與水的混合溶液中，在惰性氣體保護下超聲40min，然后加入乙二醇雙甲基丙烯酸酯，攪拌至完全混合后繼續加入鳳眼蓮基磁性多級孔碳以及含聚乙烯吡咯烷酮的甲醇和水的混合溶液，在惰性氣體保護下超聲60min，繼續加入2,2′偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽，所得產物用永久磁鐵收集,經洗滌、提取、真空干燥得到鳳眼蓮基磁性多級孔碳表面印跡材料。

在上述技術方案中，乙二醇雙甲基丙烯酸酯起到交聯劑的作用，聚乙烯吡咯烷酮由于具有優異的溶解性能，能夠將上述幾種物質很好的溶解，2,2′偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽是水溶性引發劑，在聚合物聚合過程中起引發作用。