[发明专利]一种壳聚糖基钆离子印迹材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种壳聚糖基钆离子印迹材料的制备方法，以壳聚糖为印迹载体，用聚多巴胺对碳纳米管的表面进行功能化处理后接上印迹壳聚糖，最后和氧化石墨烯反应得到壳聚糖基钆离子印迹材料。本发明制备的壳聚糖基钆离子印迹材料可以作为吸附剂用于吸附水中的钆离子，不仅选择吸附性能好，而且材料易被从水中分离回收。

技术领域

本发明属于表面离子印迹材料制备技术领域，具体涉及一种壳聚糖基钆离子印迹材料的制备方法。

背景技术

钆作为稀土元素中拥有最大数的不成对电子的离子，与其他稀土元素不同的是，钆在干燥的空气中，比其他稀土元素更加稳定。钆的化合物具有高度的顺磁性，可以作为核磁共振成像的投影剂。钆在冰水中冷却后会吸附磁铁，回温后会脱离磁铁的这一特殊性能使得他在磁冷冻工业中也有着广泛的应用。钆在光纤和核能领域也有广泛的应用。

壳聚糖是一种由甲壳素脱乙酰化得到的线性多糖，它的表面含有氨基和羟基反应活性强的基团。因此，它具有可生物降解性、生物相容性、抗菌、抗癌、降脂和吸附等诸多性能。壳聚糖表面的活性基团使得它能够被多样化地进行化学修饰，所以壳聚糖在食品、造纸、纺织、医疗和水处理等诸多领域都有广阔的应用前景。

但壳聚糖的形态呈粉末状，粉末在吸附领域应用过程中不利于回收再利用。且未经改性的壳聚糖易于团聚，没有较好的比表面积，表面的吸附位点没有发挥其功效，会严重影响吸附容量。现有的钆离子印迹材料虽然具有较好的选择性，但吸附容量较低，在实际应用中效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种壳聚糖基钆离子印迹材料的制备方法，用本发明制备的钆离子印迹材料选择性吸附效果好，材料机械性能好，且易于分离回收。

本发明所述的壳聚糖基钆离子印迹材料的制备方法是以碳纳米管作为载体材料，先对其利用聚多巴胺进行表面氨基化修饰后再与印迹壳聚糖交联并用酸洗脱钆离子，最后与氧化石墨烯进行反应制备出气凝胶形态的复合印迹材料。

其中，所述的碳纳米管是一种被羧基化后的碳纳米管，它的表面拥有较多的羧基基团。文献报道有多种羧基化碳纳米管的制备方法，这些方法制备的羧基化碳纳米管均适用于本发明，可以作为本发明的载体材料使用。

具体地，本发明给出了所述壳聚糖基钆离子印迹材料更详细的制备方法。

1)将羧基化后的碳纳米管(MWCNT-COOH)超声均匀分散到水中，随后加入多巴胺盐酸盐，充分混匀。

其中，MWCNT-COOH和多巴胺盐酸盐的质量比为1:1.6-2.5。

2)用Tris-HCl调节步骤1)混合溶液的pH至8-8.5，搅拌后使用离心机分离改性后的碳纳米管和水，再用超纯水和乙醇分别洗涤三次去除多余的杂质和未反应物质；在水中用分子量为8000-12000D的透析袋透析改性后的碳纳米管。透析后放入冰箱冷冻过夜并冷冻干燥得到聚多巴胺改性的碳纳米管(MWCNT-PDA)。

3)将壳聚糖(CS)溶于冰醋酸溶液中，搅拌混合均匀后加入Gd(NO₃)₃于上述溶液中，并剧烈搅拌使之混合均匀。

其中，醋酸在水中的浓度范围为1-2％V/V；壳聚糖与Gd(NO₃)₃的质量比为1：0.25-1。

4)向上述溶液中加入MWCNT-PDA并分散均匀，再用NaOH调节溶液的pH至6.5-7.5；随后加热到60-70℃，向溶液中添加戊二醛达到交联的目的。将交联后的混合溶液过滤分离，并用pH＝3.5-4.5的冰醋酸洗涤过滤后的产物以去除未反应的壳聚糖。

其中，壳聚糖和MWCNT-PDA的质量比为1:1-1.5；壳聚糖与交联剂戊二醛的质量体积比为2:5-10g/mL。