[发明专利]一种磁性核‑壳型纳米粒表面铀酰分子印迹聚合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料领域，特别涉及了一种新的磁性Fe₃O₄核-SiO₂壳纳米粒表面铀酰分子印迹聚合物的制备(即磁性Fe₃O₄核包被SiO₂纳米粒外层的铀酰分子印迹聚合物)。

背景技术

分子印迹技术是一种快速发展的新型分离技术，具有类似免疫学“抗原-抗体”的作用机理。由于分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer，MIP)具有高度的物理/化学稳定性、对所需分离的目标物有良好的选择性和亲和性、制备过程简单、普适性强等优点，MIP已在固相萃取、仿生催化和识别传感等诸多领域得到迅速发展，并广泛应用于环境污染分析监测、生物活性物质分离纯化和矿物中微量重要金属提取等。传统方法制备所得MIP普遍存在印迹位点分布不均、模板分子洗脱难、传质效率偏低、亲水性差等缺陷。先进的“溶胶-凝胶法”的表面分子印迹技术能有效克服这些缺点。

采用“溶胶-凝胶法”将铀酰印迹在磁性Fe₃O₄核-SiO₂(亲水)壳纳米粒表面制备铀酰的MIP，具有四个重要优点：(1)在表面印迹的模板分子不会包埋聚合物结构中，所以容易洗脱；(2)模板分子与印迹位点再结合时，不需要进入MIP的内部结构中，传质效率提高；(3)能增强亲水性，使印迹点在水溶液中与模板分子再结合能力不受影响；(4)获得表面MIP最简单的方法是将印迹层接枝在核壳型纳米粒的表面形成核壳型MIPs，由于纳米粒粒径小表面积大，并可增加印迹位点和结合容量。

磁性纳米粒为生命科学和生物技术提供了多种可能，在生物分离、靶向给药、分析生物化学、医学和生物技术上等方面均有广泛的应用。此外，在催化领域中，以其作催化剂载体，不仅可以提高其催化活性，而且便于催化剂的回收与重复利用。在其表面包覆一层SiO₂，可形成核壳结构的[Fe₃O₄@SiO₂]纳米粒子，可克服普通的纳米磁粒的缺点。[Fe₃O₄@SiO₂]纳米粒子具有磁场响应性，在免疫学检测、分析生物化学、医学等方面有重要应用价值。还可用于蛋白质、核酸、抗体、抗原等的标记，以及环境重金属污染的分离、富集、纯化和检测。

本发明制备的磁性Fe₃O₄，无需用氮气做保护气，操作简单。利用二氨基苯甲酸和水杨醛类化合物合成的四齿配体Salophen，以[UO₂²⁺-Salophen]配合物为模板分子，对铀酰具有很强的识别和亲和能力的特点。研究表明铀酰印迹聚合物可以分离检测环境中的铀。

发明内容

本发明的目的是提供一种绿色、简便的制备磁性Fe₃O₄核-SiO₂壳纳米粒表面铀酰分子印迹聚合物的方法，用该制备方法获得的磁性Fe₃O₄核-SiO₂壳纳米粒表面铀酰分子印迹聚合物可用于对水环境中铀的吸附与洗脱。

一种磁性核-壳型纳米粒表面铀酰分子印迹聚合物(Uranyl molecularly imprinted polymer，Fe₃O₄@SiO₂/UMIP或U-MIP)的制备方法，首先采用沉淀法制备磁性Fe₃O₄纳米粒子；随后在磁粒子表面聚合一层SO₂外壳，得到Fe₃O₄核-SO₂壳纳米粒子；再使用UO₂²⁺-Salophen为模板分子应用“溶胶-凝胶法”制备铀酰分子印迹聚合物产品。包括以下步骤：