[發明專利]一種磁性納米功能材料及其合成方法和應用

有效

• 申請號: 202011279144.7
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112429800B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 鄒偉;向佳;羅義;陳立義;鄭汶江;劉波;顏杰;楊虎;李顏利
• 申請（專利權）人: 四川輕化工大學;中昊晨光化工研究院有限公司
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/48;B01J20/28;B01J20/26;B01J20/30;C02F101/36
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 劉楨

本發明公開了一種磁性納米功能材料及其合成方法和應用，在基底材料表面包覆一層易于化學修飾的惰性保護層，在該惰性保護層上接枝全氟聚醚鏈以及親水基團后得到所述磁性納米材料。本發明采用與短碳鏈氟烷基化合物親和力更強的全氟聚醚鏈作為磁性材料中的識別基團，并且選用強磁性的磁性納米顆粒能夠快速將材料與水溶液體系分離，這種磁性納米功能材料能夠高效識別短碳鏈全氟烷基物質，并且能夠簡便、快速的與水溶液分離。

技術領域

本發明涉及污水處理技術領域，具體涉及一種磁性納米功能材料及其合成方法和應用。

背景技術

全氟烷基化合物由于其優異的性能被廣泛的應用于化工、造紙、電子等行業中，主要包括長碳鏈全氟烷基化合物(碳鏈長度大于7)和短碳鏈全氟烷基化合物(碳鏈長度小于7)，其中，常見的長碳鏈全氟烷基化合物包括全氟辛酸(PFOA)、全氟辛基磺酸(PFOS)等，這類化合物能夠誘發多種疾病，例如：癌癥、高血壓、生殖疾病等。短碳鏈全氟烷基化合物包括三氟乙酸、五氟丙酸、七氟丁酸、全氟-2-丙氧基丙酸(GenX)等，短碳鏈全氟烷基化合物的即時毒性遠大于長碳鏈全氟烷基化合物，接觸后在短時間內便會出現各種癥狀，會對人體的粘膜組織、上呼吸道、眼睛和皮膚帶來巨大的損傷。

目前，已經報道了多種方法用于去除水體環境中的長碳鏈全氟烷基化合物，例如離子交換技術，以及利用氟物質之間的親和力而設計的具有特異性識別能力的靶向捕獲材料等。這些方法都能有效的去除水環境中的長碳鏈全氟烷基化合物，但是對于水環境中的短碳鏈全氟烷基化合物，這些方法對其的去除效率卻較低。由于短碳鏈全氟烷基化合物的氟碳鏈很短，使其與靶向材料上的氟碳鏈親和力大大降低，導致靶向材料對于短碳鏈全氟烷基化合物的去除效果非常不理想。因此，如何能夠有效去除水環境中短碳鏈的全氟烷基化合物已成為本領域技術人員有待解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種磁性納米功能材料及其合成方法和應用，以解決現有技術對水環境中短碳鏈的全氟烷基化合物去除效果不佳的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種磁性納米功能材料，所述磁性納米功能材料用于去除水環境中短碳鏈全氟烷基化合物，選取強磁性的磁性納米顆粒作為基底材料，在基底材料表面包覆一層易于化學修飾的惰性保護層，在該惰性保護層上接枝全氟聚醚鏈以及親水基團后得到所述磁性納米功能材料。

優選地，所述基底材料包括Fe₃O₄、MnFe₂O₄、NiFe₂O₄、CoFe₂O₄的一種或多種，其粒徑為5～100nm，磁性為70～150emu/g。

優選地，所述惰性保護層包括聚多巴胺、SiO₂、脲醛樹脂、密胺樹脂、氨基苯酚-甲醛樹脂、聚苯乙烯的一種或多種。

優選地，所述全氟聚醚鏈包括全氟聚羧醚(d、k、y、z型)、全氟聚醚酰氯(d、k、y、z型)、全氟聚醚酰氟(d、k、y、z型)、全氟聚醚酰氨(d、k、y、z型)、全氟聚醚單元醇二元醇(d、k、y、z型)、全氟聚醚烯烴(d、k、y、z型)、全氟聚醚丙烯醚、全氟聚醚丙烯酸酯、三甲氧基全氟聚醚基硅烷、三乙氧基全氟聚醚基硅烷一種或多種。

優選地，所述親水基團包括聚乙二醇、聚(N-異丙基丙烯酰胺)、聚乙烯醇、N，N-二甲基甲酰胺、羥乙基纖維素、聚醚氨和鯨蠟醇聚氧乙烯醚的一種或多種。

一種磁性納米功能材料的制備方法，制備如本發明所述磁性納米功能材料的方法，包括如下步驟：

(1)改性磁性納米顆粒的制備：