[发明专利]β-环糊精功能化磁性碳微球及制备方法

说明书

本发明涉及磁微粒领域，尤其涉及一种β‑环糊精功能化磁性碳微球及制备方法。本发明的β‑环糊精功能化磁性碳微球为卵黄壳结构，壳层为碳层，中间空心层为刻蚀层，内核为纳米Fe₃O₄，所述碳层上接枝有β‑环糊精分子，所述β‑环糊精分子具有主客识别多环芳烃分子的空腔。β‑环糊精功能化磁性碳微球对多环芳烃分子具有较好的吸附性能。

技术领域

本发明涉及磁微粒领域，尤其涉及一种β-环糊精功能化磁性碳微球及制备方法。

背景技术

磁固相萃取(MSPE)是以磁性或可磁化的材料作为吸附剂基质的一种分散固相萃取技术，其具有非常高的萃取能力和萃取效率。磁微粒广泛应用于细胞分离、药物转运、酶的固定化和目标有机物吸附分离，而MSPE技术在环境科学、食品科学、基因组学和蛋白组学等诸多领域中都展示了极高的应用前景。其中，磁微粒结构的吸附性能是MSPE应用的关键。

Yolk-shell结构材料具有较大的比表面积，而碳材料具有良好的生物相容性、热稳定性以及机械强度，在许多应用领域都有着广泛的发展前景。但是，仅采用碳层作为壳层使用时，往往会因为缺乏对目标物分子识别的选择性而导致萃取效果不理想。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种β-环糊精功能化磁性碳微球及制备方法，制备得到的β-环糊精功能化磁性碳微球对多环芳烃(PAHs)具有较好的吸附性能。

为实现上述目的，本发明所设计的β-环糊精功能化磁性碳微球的制备方法，包括步骤：

(1)制备Fe₃O₄@void@C磁性碳微球：

(1.1)前驱体微球：

向纳米Fe₃O₄分散液中依次加入间二苯酚、氨水、甲醛和正硅酸乙酯(TEOS)，发生聚合反应，再经过洗涤和干燥后得到前驱体微球；

(1.2)前驱体微球的碳化和刻蚀处理：将前驱体微球置于管式炉内进行碳化处理得到碳化产物，将碳化产物置于碳酸钠溶液中进行刻蚀处理得到Fe₃O₄@void@C磁性碳微球；

(2)氧化Fe₃O₄@void@C磁性碳微球：将Fe₃O₄@void@C磁性碳微球置于双氧水溶液中氧化处理得到氧化产物；

(3)β-环糊精修饰：将氧化产物分散在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，并向溶剂中加入β-环糊精(β-CD)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)进行接枝反应得到β-环糊精功能化磁性碳微球(Fe₃O₄@void@C-β-CD微球)。

本发明首先通过氧化处理Fe₃O₄@void@C磁性碳微球引入官能团，利用HDI将β-环糊精分子接枝在碳层，制得β-环糊精功能化磁性碳微球。本发明的制备方法简单，得到的Fe₃O₄@void@C-β-CD微球不仅对多环芳烃分子具有较好的选择吸附性能，而且具有较好的循环吸附使用性能。

作为优选方案，所述步骤(3)，按质量比，氧化产物:β-CD:HDI为1～2:1～2:2～4。

一种β-环糊精功能化磁性碳微球，其特征在于，所述β-环糊精功能化磁性碳微球为卵黄壳结构，壳层为碳层，中间空心层为刻蚀层，内核为纳米Fe₃O₄，所述碳层上接枝有β-环糊精分子，所述β-环糊精分子具有主客识别多环芳烃分子(PAHs)的空腔。

作为优选方案，所述β-环糊精功能化磁性碳微球的直径为50～200nm，所述刻蚀层的厚度为10～30nm。