[发明专利]一种硅羟基磁珠及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅羟基磁珠的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)苯乙烯微球制备：在三口烧瓶中加入80g纯化水，10g苯乙烯单体(St)，超声乳化30min后转移到恒温水浴锅中，加入过硫酸钾引发剂(KPS)1.27g缓慢升温至70℃，搅拌速度300rpm/min，反应时间为7～24h；所得聚苯乙烯经过抽滤洗涤干燥成白色粉末；

(2)微球磺化处理：称取步骤(1)制得的聚苯乙烯白色粉末2g，加入45mL的浓硫酸，超声溶解至颜色变为土黄色，处理时间为3h，后抽滤洗涤得到表面经磺化处理的磺化聚苯乙烯微球；

(3)原位氧化共沉淀：

称取34.77gFeSO₄·7H₂O，再加入100mL通过氮气1.5h的超纯水，加热搅拌，制得硫酸亚铁溶液；

在1000mL三口烧瓶中分别加入2g步骤(2)中的磺化聚苯乙烯微球、50mL硝酸钾溶液、100mL氢氧化钾溶液和290mL超纯水，通氮气1.5h；快速加入10mL硫酸亚铁溶液，并将三口烧瓶移至90℃油浴中，保持氮气鼓泡4min后迅速将通氮气的导管拔出液面，采用液封装置并调整N₂流量，液封装置有气泡冒出即可；待反应进行4h后，置于冰水浴中5min；最终得到的黑色沉淀磁吸分离并洗涤5-7次至中性，保存于纯化水中；

(4)增加聚合物保护层：在500mL的三口烧瓶中分别加入200ml纯化水、1.15g十六烷基苯磺酸钠(SDS)以及2g步骤(3)中的黑色沉淀物，再将三口烧瓶装置置于恒温水浴锅内；升温至70℃，在转速550rpm/min条件下充分搅拌并通入N₂除氧，再向三口烧瓶内加入0.98mL甲基丙烯酸甲酯单体和1.98g过硫酸钾(KPS)保持温度继续搅拌，继续反应6～18h，得到的黑色产物洗涤分离即为聚合物基质四氧化三铁粒子；

(5)二氧化硅包覆：步骤(4)制备的聚合物基质四氧化三铁粒子分散在50mL纯化水与200mL乙醇的混合液中，再加入氨水5mL，调节反应环境至碱性后超声处理30min；用分液漏斗逐滴向混合物中加入20mL的硅酸四乙酯体积分数10％的乙醇溶液，在70℃的温度下反应4h，机械搅拌速度控制为550rpm/min；通过控制硅酸四乙酯的添加量，可将二氧化硅包覆层的厚度限制在从1nm到1μm的范围；之后将温度降至30℃，另外再加入1％的硅酸四乙酯，反应1h，其通过较慢的反应速率，将表面空隙填补完整；所得磁珠清洗至中性，得到硅羟基磁珠。

2.一种硅羟基磁珠的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)苯乙烯微球制备：在三口烧瓶中加入80g纯化水，10g苯乙烯单体(St)，超声乳化30min后转移到恒温水浴锅中，加入过硫酸钾引发剂(KPS)1.27g缓慢升温至70℃，搅拌速度300rpm/min，反应时间为7～24h；所得聚苯乙烯经过抽滤洗涤干燥成白色粉末；

(2)微球磺化处理：称取步骤(1)制得的聚苯乙烯白色粉末2g，加入45mL的浓硫酸，超声溶解至颜色变为土黄色，处理时间为3h，处理完成后抽滤洗涤得到表面经磺化处理的磺化聚苯乙烯微球；

(3)原位氧化共沉淀：

在转速为550rpm/min条件下，将2.78g硫酸亚铁和4.06g氯化铁溶于60mL的0.1mol/L盐酸溶液中，制得铁盐混合溶液；在1000mL三口烧瓶中加入2g步骤(2)的磺化聚苯乙烯微球和100mL的2mol/L氢氧化钠溶液充分搅拌，升温至80℃后并通入N₂除氧；将上述铁盐混合溶液倾倒至三口烧瓶内，液体迅速变为黑色；再向三口烧瓶内加入5mL氨水溶液，调节反应环境至碱性后保持温度继续搅拌30min-3h，蒸去多余的氨气，静置得黑色沉淀物；将黑色沉淀物进行磁吸分离并洗涤5～7次至中性，保存于纯化水中；

(4)增加聚合物保护层：

在500mL的三口烧瓶中分别加入200mL纯化水、1.15g十六烷基苯磺酸钠(SDS)及2g步骤(3)中的黑色沉淀物，将三口烧瓶装置并置于恒温水浴锅内；升温至70℃充分搅拌并通入N₂除氧；在转速550rpm/min条件下，向三口烧瓶内加入0.98mL甲基丙烯酸甲酯单体，保持温度继续搅拌；称取1.98g过硫酸钾加入到上述的三口烧瓶内混合溶液中，继续反应6～18h，得到的棕黄色产物聚合物基质四氧化三铁粒子，洗涤分离；

(5)二氧化硅包覆：

将步骤(4)制备的聚合物基质四氧化三铁粒子分散在50mL纯化水与200mL乙醇的混合液中，再加入氨水5mL，调节反应环境至碱性，最后进行超声处理30min；用分液漏斗逐滴向上述混合物中加入体积分数为10％的硅酸四乙酯-乙醇溶液，在70℃、机械搅拌速度为550rpm/min的条件下反应4h，通过调节硅酸四乙酯-乙醇溶液的添加量，将二氧化硅包覆层的厚度限制在1nm～1μm的范围；降温至30℃，再加入体积分数为1％的硅酸四乙酯-乙醇溶液，降低反应速率，填补二氧化硅包覆层表面的空隙；最后清洗至中性，即得到硅羟基磁珠。