[发明专利]一种聚吡咯/核壳纳米球的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种聚吡咯/核壳纳米球的制备方法及其应用。首先，利用乳液聚合制备出一种单分散核壳纳米球，然后以此单分散核壳纳米球为模板将吡咯单体包裹在单分散核壳纳米球的表面，从而制备出聚吡咯/核壳纳米球，其能够应用于去除废水中的Cr(VI)。本发明具有制备工艺简单，纳米球的粒径与表面基团可控等优势，将吡咯在核壳纳米球表面形成一层厚度可控的功能层，不仅提高了吡咯的分散性，而且也达到了对重金属离子的有效去除。

技术领域

本发明涉及一种吸附材料的制备方法及其应用，属于水环境保护领域，具体涉及一种聚吡咯/核壳纳米球的制备方法及其应用。

背景技术

近年来，工业废水的处理日益受到人们的关注，工业废水中存在大量的有毒、有害物质，如染料分子、重金属粒子离子等，对人们的生活造成了一定的影响。目前，对重金属离子的去除方法有化学沉淀、超滤、吸附、离子交换、反渗透、电渗析和生物法等。其中，吸附法由于成本低、效率高、易于操作等优点，被广泛应用于工业中重金属离子的去除。

核壳纳米球具有良好的单分散性、表面易功能化与粒径均一可调等特点，目前在医疗、催化、储能、药物载体等领域占有极其重要的地位。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚吡咯/核壳纳米球的制备方法及其应用。

本发明思路：利用乳液聚合制备出一种单分散核壳纳米球，然后以此单分散核壳纳米球为模板将吡咯单体包裹在单分散核壳纳米球的表面，从而制备出聚吡咯/核壳纳米球。

制备聚吡咯/核壳纳米球的具体步骤为：

（1）按照质量比为0.5~5:0.1~2:0.1~2:5~20称取核层单体、壳层单体、表面活性剂和去离子水，将称取的核层单体、壳层单体、表面活性剂分别加入到称取的去离子水中，在60~80℃下搅拌1.0~2.0h，然后将温度调为65~90℃，加入引发剂，引发剂用量为溶液总重量的0.1~2.0%，搅拌反应8~16h，制得单分散核壳纳米球。

（2）将FeCl₃·6H₂O溶解于0.5mol/L的盐酸溶液中，再加入步骤（1）制得的单分散核壳纳米球，所得混合液置于恒温水浴锅中35℃下搅拌30min，单分散核壳纳米球与FeCl₃·6H₂O的质量比为4:1~3，然后向混合液中逐滴加入吡咯单体，持续搅拌8~12h，吡咯单体与FeCl₃·6H₂O的摩尔比为1:1.5~3，反应结束后使用无水乙醇与去离子水体积比为1:1的醇水溶液进行洗涤，所得产物在60~80℃下干燥8~12h，即制得聚吡咯/核壳纳米球，该聚吡咯/核壳纳米球的粒径为80~500nm，且表现出良好的单分散性与球形度。

所述核层单体为苯乙烯和二乙烯苯中的一种或两种。

所述壳层单体为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺和丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯中的一种或多种。

所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或两种。

所述引发剂为偶氮二异丁氰、过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或多种。

本发明的聚吡咯/核壳纳米球应用于吸附废水中的Cr(VI)。

本发明的有益效果：

（1）本发明中单分散核壳纳米球的制备过程不需要特殊气氛保护，使用前不需要后处理过程，具有良好的单分散性，粒径均一可控，表面功能基团易调控。

（2）本发明的聚吡咯/核壳纳米球具有制备过程简单、易工业化生产，表面的聚吡咯厚度可控，且对Cr(VI)具有优异的吸附性能，对工业废水中重金属离子的去除提供了帮助。

附图说明

图1为本发明实施例中制得的单分散核壳纳米球的TEM照片。