[发明专利]一种吸附重金属离子的固体表面聚合物双层刷材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种吸附重金属离子的固体表面聚合物双层刷材料在吸附重金属粒子中的应用，其特征在于，将固体表面先采用高极性聚合单体来聚合生成内层聚合物刷，然后再采用低极性聚合单体接着聚合来生成外层聚合物刷，在固体表面上形成内部高极性、外部低极性的嵌段聚合物刷材料；具体包括以下步骤：

（1）将固体表面在乙醇和去离子水中超声清洗并干燥后，用浓H₂SO₄、H₂O₂体积比为2-7:1的prianha溶液处理固体表面0.5-1小时，经冲洗、吹干，得到羟基化固体表面；

（2）将步骤( 1) 得到的羟基化固体表面置于3-30wt％ATRP硅烷偶联剂溶液中，室温下反应12-48小时后，经冲洗，吹干，得到ATRP硅烷偶联剂修饰的固体表面；

（3）将ATRP硅烷偶联剂修饰的固体表面放入含有高极性聚合单体的溶液中，通氮气除氧后，依次加入铜盐与ATRP配体，在氮气保护下，室温反应1-72小时，取出冲洗、吹干，得到高极性聚合物刷修饰的固体表面；所述高极性聚合单体、铜盐与ATRP配体的摩尔比为50-1000:1:2-5；

（4）将步骤( 3) 所得高极性聚合物刷修饰的固体表面再次放在含有低极性聚合单体的溶液中，通氮气除氧后，依次加入铜盐与ATRP配体，在氮气保护下，室温反应1-72小时，取出冲洗、吹干，得到吸附重金属离子的固体表面聚合物双层刷材料；所述低极性聚合单体、铜盐与ATRP配体摩尔比为50-1000:1:2-5。

2.根据权利要求1所述固体表面聚合物双层刷材料在吸附重金属粒子中的应用，其特征在于，所述高极性聚合单体选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、羟乙基丙烯酰胺、羟乙基丁烯酰胺、羟丙基丙烯酰胺、2-乙烯吡啶、4-乙烯吡啶、正乙烯吡咯烷酮、丙烯酸二甲基胺基乙酯、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯、丙烯酸二乙基胺基乙酯、甲基丙烯酸二乙胺基乙酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、丙烯腈。

3.根据权利要求1所述固体表面聚合物双层刷材料在吸附重金属粒子中的应用，其特征在于，所述低极性聚合单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、乙基丙烯酸甲酯、丙基丙烯酸甲酯、乙基丙烯酸乙酯、乙基丙烯酸丙酯、丙基丙烯酸乙酯、丙基丙烯酸丙酯、4-乙基苯乙烯、4-异丙基苯乙烯、4-苯基苯乙烯。

4.根据权利要求1所述固体表面聚合物双层刷材料在吸附重金属粒子中的应用，其特征在于，所述ATRP硅烷偶联剂选自3-(2-溴异丁酰氨基)丙基-(三甲氧基)硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷、溴丙基三乙氧基硅烷、4-氯代乙烯基苯、溴乙基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-溴丙基三乙氧基硅烷、溴乙基三异丙氧基硅烷、3-(溴丙基酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-[2-(2-溴乙基氨基)乙基氨基]丙基-三甲氧基硅烷、(3-溴丙基)三甲氧基硅烷。

5.根据权利要求1所述固体表面聚合物双层刷材料在吸附重金属粒子中的应用，其特征在于，所述ATRP配体选自四甲基丙二胺、2,2-联吡啶、4-乙烯吡啶、3-氨基丙基二乙氧基硅烷、4-乙烯基吡啶、五甲基二亚乙基三胺、四甲基乙二胺、四甲基丁二胺、六甲基-三乙基四胺、三[2-(二甲氨基)乙基]胺。

6.根据权利要求1所述固体表面聚合物双层刷材料在吸附重金属粒子中的应用，其特征在于，步骤3所述铜盐选自CuF、CuCl、CuBr、CuI，步骤4所述铜盐选自CuF₂、CuCl₂、CuBr₂、CuI₂。

7.根据权利要求1所述固体表面聚合物双层刷材料在吸附重金属粒子中的应用，其特征在于，所述固体表面为硅片表面、玻璃表面或氧化铝陶瓷表面。