[发明专利]一种可控催化降解磺胺嘧啶的分子印迹聚合物的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于材料制备及水环境污染控制的技术领域，涉及一种利用表面引发可逆加成裂解链转移聚合技术制备新型可控催化分子印迹聚合物，特别涉及一种可控催化降解磺胺嘧啶的分子印迹聚合物的制备方法和应用。

背景技术

磺胺类抗生素(Sulfonamides)是一种常见的合成抗生素，多以对位氨基苯磺酰胺（简称磺胺）为基本结构的衍生物，抗菌谱广。但由于其通过生物积累转移到人体内，可使人类器官受损，抗药性增加以及产生某些慢性中毒现象。常见的磺胺类抗生素有磺胺嘧啶(Sulfadiazine)、磺胺二甲嘧啶(Sulfamethazine)、磺胺甲恶唑(Sulfamethizol)、磺胺异恶唑(Sulfafurazole)、磺胺间甲氧嘧啶(Sulfamonomethoxine)等，目前已证实由此类药物引起的人体组织损害超过95%是磺胺二甲嘧啶造成的。我国农业部第235号公告规定其在肉类、奶质品中最高残留量为100μg/kg，其中磺胺二甲嘧啶最高残留量仅为25μg/kg。目前就检测食物、水体、土壤等中的抗生素残留量，研究者们做了大量的分析研究工作。

分子印迹选择性催化剂是基于无机半导体材料催化技术与分子印迹技术而制备的，具有高度选择性催化降解能力的复合材料。无机半导体材料能够吸收一定波长的光，可使无机半导体材料产生导带电子和价带电子。催化降解效率高且材料比较稳定，使得无机半导体材料成为长效高效催化材料的最佳候选之一。分子印迹技术是通过功能单体与模板分子之间的专一性识别作用，使得制备的分子印迹聚合物具有选择性识别模板分子的能力。分子印迹技术已在多个领域得到应用，例如化学传感，识别分离，药物传输与缓释以及催化等领域。目前把光催化技术和分子识别技术耦合制备专一性的催化材料很少有报道，研究可控催化材料并用于催化降解环境中的污染物意义重大。

发明内容

本发明采用的技术方案为，一种可控催化降解磺胺嘧啶的分子印迹聚合物的制备方法，先由正硅酸四乙酯和无水乙醇与浓氨水反应制得SiO₂纳米粒子，再将SiO₂纳米粒子与乙酸锌在含有硫代乙酰胺和三乙胺的乙醇水溶液中反应并干燥制得SiO₂/ZnO/ZnS纳米粒子，然后将SiO₂/ZnO/ZnS纳米粒子和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷在乙醇/水/氨水溶液中N₂氛围下反应制得γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷功能化的SiO₂/ZnO/ZnS纳米粒子，再将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷功能化的SiO₂/ZnO/ZnS纳米粒子在四氢呋喃与二硫化碳溶液的混合溶液中反应制得RAFT试剂功能化的SiO₂/ZnO/ZnS纳米粒子，最后以磺胺嘧啶为模板分子将RAFT试剂功能化的SiO₂/ZnO/ZnS纳米粒子与N-异丙基丙烯酰胺在甲醇水溶液中与乙二醇双甲基丙烯酸酯及偶氮二异丁腈进行分子印迹反应，洗脱模板分子后制得可控催化降解磺胺嘧啶的分子印迹聚合物。

具体制备过程如下：

1)SiO₂纳米粒子的合成：

步骤A、将无水乙醇/蒸馏水/浓氨水按体积比为1：1.5：0.5~0.6的比例混合均匀，在1000rpm下磁力搅拌2~5min，制成混合溶液；

步骤B、将无水乙醇/正硅酸四乙酯/浓氨水按体积比2.5~3.0：0.25~0.3：0.5~0.6加入上述混合溶液中，室温400rpm搅拌2.0h；

步骤C、将反应液高速离心后用无水乙醇洗涤数次，真空室温干燥后得到SiO₂纳米粒子。

2)SiO₂/ZnO/ZnS纳米粒子的制备：

步骤A、将SiO₂纳米粒子/无水乙醇/蒸馏水按质量/体积/体积比为(2.0~2.5)g：(40~45)mL：(60~65)mL的比例将SiO₂纳米粒子加入无水乙醇和蒸馏水的混合溶液中，在400rpm搅拌下，加热到90℃反应10min；

步骤B、然后按照质量/质量/体积比为(1.1~2.2)g：(0.75~0.8)g：(5.3~5.4)mL加入乙酸锌、硫代乙酰胺和三乙胺，混合溶液在磁力搅拌下90℃加热1.0h；

步骤C、得到的产物过滤干燥后于700℃电阻炉中煅烧3h，收集淡黄色产物即为SiO₂/ZnO/ZnS纳米粒子。