[發明專利]一種仿生椴木基三維-多孔分子印跡納米復合膜的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110609101.9
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113477104B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 嚴銘;吳易霖;張凱程;馬發光;林榕鑫;嚴俊志
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01D71/76
• 分類號: B01D71/76;B01D71/02;B01D69/12;B01D69/02;B01D61/00;B01D67/00;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;B01D15/38
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本發明屬功能材料制備技術領域，涉及一種仿生椴木基三維?多孔分子印跡納米復合膜的制備方法及應用；步驟為：首先以三維?多孔椴木為基膜材料，利用多巴胺自聚?復合印跡技術，制備聚多巴胺改性椴木膜，并將其用作次級膜反應平臺，在其表面構建多層AgTiO₂納米復合結構；最后以普萘洛爾為模板分子，氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸四乙酯為功能單體和交聯劑，基于溶膠凝膠印跡方法構建第二層溶膠凝膠印跡基普萘洛爾印跡層，制備得到仿生椴木基三維?多孔分子印跡納米復合膜；本發明有效的解決了現有普萘洛爾分子印跡聚合物所存在的難回收、易產生二次污染等不足；實現選擇滲透性及通量的協同強化，最終實現對普萘洛爾選擇性吸附與分離。

技術領域

本發明屬于功能材料制備技術領域，具體涉及一種基于聚多巴胺次級膜反應納米復合結構的仿生椴木基三維-多孔分子印跡納米復合膜的制備方法及應用。

背景技術

膜分離技術是指在不同尺寸分子的混合物通過半透膜時通過阻擋一部分成分通過的方式使得混合體系物質進行分離，比傳統技術更加節能、效率高且對環境無毒害等。但是，傳統膜分離過程的低特異選擇性仍限制其在單一特定物質分離領域中進一步發展，特別是針對單一分子的選擇性精提純化，在結構類似物中難以實現對特定目標分子的選擇性分離。目前，分子印跡材料是對某一特定模板分子具有專一識別性能的高分子聚合物吸附材料，這種模擬抗體-抗原相互作用的模板技術得到了蓬勃的發展抗生素的成分非常的復雜，含有多種難降解的成分，在水環境中非常難以去除。因此，目前對于環境污染物、環境水體中的醫藥活性物質及抗生素處理的技術和方法，還沒有特別有效的方法。通過將膜分離技術與分子印跡技術耦合得到的分子印跡膜技術同時兼具了高選擇性和分離特性，使之具有傳統膜分離所不具備的能對特定物質進行單一、定向、選擇性分離的性能。這種分子印跡膜通常為復合膜或雜化膜，一般合成方式為直接合成膜狀分子印跡聚合物或通過原位聚合及表面印跡技術在支撐膜上進行印跡聚合等，可以通過選擇性滲透的方式在結構類似混合物及復雜體系中對模板分子進行單一、定向、高效的選擇性分離，已在醫藥、食品、化工等領域的產品分離富集中具有重大的應用前景。

大量科研工作者已經在分子印跡膜的制備及選擇性分離方面開展許多探索性工作，但研究表明，常規膜分離過程存在的共性問題，即選擇滲透性和通量兩者間此消彼長的矛盾關系，同樣是制約分子印跡膜選擇性分離性能及其發展的關鍵因素。科研工作者通過構建高孔隙/高比表面積的納米纖維印跡膜的方法優化提升對目標物的選擇性，明顯改善了分子印跡膜分離過程中滲透選擇性和通量之間的矛盾，為本發明嘗試實現分子印跡膜滲透選擇性和通量的有效平衡提供了新思路。但目前的分子印跡膜合成方法及印跡策略對目標分子的選擇性分離效果仍不理想，存在印跡位點接觸效率低、吸附容量差、選擇性低等缺陷。因此，本發明擬構建高孔隙率及高比表面積的新型分子印跡膜材料，從提升分子印跡膜通量、印跡位點密度和選擇性出發，改善分子印跡膜中滲透選擇性和通量的矛盾關系，實現對特定物質的選擇性分離純化，解決限制分子印跡膜分離領域基礎性研究的瓶頸問題。

膜內部孔徑及孔道分布是影響其分離效率的重要因素之一。天然產物三維木質材料是一種多孔性、各向異性的不均勻材料，在高性能結構和吸附分離膜領域發展迅速。椴木是闊葉樹材，機械加工性能良好且不易腐爛，椴木上富含羥基、羧基、共軛雙鍵等活性基團，使其能夠易于改性的同時兼具穩定性。與傳統多孔有機分離膜不同，椴木內部孔道是直徑為幾十至幾百微米的三維-多孔結構，且通過微米大小的穿孔連接，因而具有超高的通量和吸附性能。椴木中獨特的彎曲孔道促進了待處理污染物在孔道的擴散過程并提高其與表面位點的接觸效率，同時彎曲結構也降低了液體流速，從而提高了其與料液的接觸時間。因此，受椴木膜三維-多孔結構優勢的啟發，本發明擬構建高穩定性的椴木基分子印跡膜材料，提高椴木基分子印跡膜吸附效率及通量。

此外，傳統有機或無機印跡膜普遍存在著印跡位點包埋、膜材料孔隙率低且較難改性等缺陷，影響印跡效率，降低印跡膜的分離特性及選擇性，從而大大地限制了離子印跡膜在稀土離子分離領域的應用。

發明內容