[发明专利]一种氨基化磁性纳晶纤维素的制备方法

说明书

本发明公开了一种氨基化磁性纳晶纤维素的制备方法，包括：采用共沉淀法制备磁性纳晶纤维素，利用聚多巴胺的官能团与聚乙烯亚胺发生加成缩合反应，在磁性纳晶纤维素表面形成聚多巴胺和聚乙烯亚胺修饰的氨基化磁性纳晶纤维素功能材料。本发明制备的氨基化磁性纳晶纤维素功能材料，即显著提高了磁性纳晶纤维素的吸附容量，又缩短了反应时间，合成的氨基化磁性纳晶纤维素功能材料还可以通过外加磁场迅速分离和回收，解决了磁性纳晶纤维素吸附容量小，吸附时间长的问题；本发明方法反应条件温和，避免有机溶剂对环境造成的污染，且对材料表面的改性一步到位，操作简单，经济高效，绿色环保，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及金属有机复合材料技术领域，尤其是涉及一种氨基化磁性纳晶纤维素的制备方法。

背景技术

纳晶纤维素(Cellulose nanocrystals，CNC)是环境友好材料，保留了纤维素的基本结构，比表面积大、结晶度高，纳晶纤维素吸附剂不易造成二次污染，广泛应用于载药和吸附等领域。然而纳晶纤维素对Pb(II)的吸附具有容量低，吸附达平衡的时间较长的缺点，限制了其在吸附领域的应用。

多巴胺是一种神经递质，在室温空气中即可发生自聚合反应，具有很强粘附性，但是传统的聚多巴胺在改性材料时，仍有许多缺陷：自聚合反应时间长；自聚合反应中，容易出现团聚现象，导致粘附不均，并可能堵塞材料孔隙；沉积过程中，难以进入膜孔内部；聚多巴胺含有大量芳香结构，亲水性有限；聚多巴胺之间通过非共价作用连接，其在强酸、强碱以及强极性溶剂中的稳定性较差。

采用共沉淀法制备的磁性纳晶纤维素可通过外加磁场的作用被迅速回收。利用聚多巴胺的粘附性，在磁性纳晶纤维素表面合成聚多巴胺，进而通过加成缩合反应，将聚乙烯亚胺修饰在磁性纳晶纤维素表面，以提高纳晶纤维素的吸附性能。目前，聚乙烯亚胺和聚多巴胺共同修饰的氨基化磁性纳晶纤维素，还未见文献报道。

现有技术如授权公告号为CN 105837610 B的中国发明专利，公开了一种三氮唑功能化的Zr-MOFs材料的制备方法，其方法步骤为：先采用溶剂热法制备合成叠氮功能化的Zr-MOFs材料；再利用点击反应，将含炔基的有机小分子成功嫁接在上述合成的Zr-MOFs材料的叠氮基团上，从而合成三氮唑功能化的Zr-MOFs材料；所合成的材料可作为传感器应用于水体中汞离子的检测。但是该材料不具磁性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氨基化磁性纳晶纤维素的制备方法，利用聚多巴胺的粘附性，通过多巴胺的自聚合反应和与聚乙烯亚胺的加成缩合反应，合成聚多巴胺和聚乙烯亚胺修饰表面的氨基化磁性纳晶纤维素功能材料。

本发明的另一目的是提供一种氨基化磁性纳晶纤维素功能材料，该功能材料具有更高的吸附容量，达到吸附平衡时的吸附时间更短，可通过外加磁场分离，并可回收再利用。

本发明针对上述技术中提到的问题，采取的技术方案为：

一种氨基化磁性纳晶纤维素的制备方法，包括以下步骤；

磁性纳晶纤维素制备：取纳晶纤维素溶解在水中，通惰性气体20-40min，超声分散10-30min，升温至60-85℃，加入铁的氧化物和/或其盐、亚铁的氧化物和/或盐、羧甲基纤维素钠和聚葡萄糖，调pH值至8.5-11，反应0.5-2h，停止通入惰性气体，外加磁场将产物与溶液分离，去离子水和无水乙醇洗涤，真空干燥，得磁性纳晶纤维素，备用；惰性气体如氮气、氩气的保护，用来除去反应体系中的氧，防止体系中Fe²⁺的氧化；