[发明专利]一种仿生椴木基三维-多孔分子印迹纳米复合膜的制备方法及应用

说明书

本发明属功能材料制备技术领域，涉及一种仿生椴木基三维‑多孔分子印迹纳米复合膜的制备方法及应用；步骤为：首先以三维‑多孔椴木为基膜材料，利用多巴胺自聚‑复合印迹技术，制备聚多巴胺改性椴木膜，并将其用作次级膜反应平台，在其表面构建多层AgTiO₂纳米复合结构；最后以普萘洛尔为模板分子，氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸四乙酯为功能单体和交联剂，基于溶胶凝胶印迹方法构建第二层溶胶凝胶印迹基普萘洛尔印迹层，制备得到仿生椴木基三维‑多孔分子印迹纳米复合膜；本发明有效的解决了现有普萘洛尔分子印迹聚合物所存在的难回收、易产生二次污染等不足；实现选择渗透性及通量的协同强化，最终实现对普萘洛尔选择性吸附与分离。

技术领域

本发明属于功能材料制备技术领域，具体涉及一种基于聚多巴胺次级膜反应纳米复合结构的仿生椴木基三维-多孔分子印迹纳米复合膜的制备方法及应用。

背景技术

膜分离技术是指在不同尺寸分子的混合物通过半透膜时通过阻挡一部分成分通过的方式使得混合体系物质进行分离，比传统技术更加节能、效率高且对环境无毒害等。但是，传统膜分离过程的低特异选择性仍限制其在单一特定物质分离领域中进一步发展，特别是针对单一分子的选择性精提纯化，在结构类似物中难以实现对特定目标分子的选择性分离。目前，分子印迹材料是对某一特定模板分子具有专一识别性能的高分子聚合物吸附材料，这种模拟抗体-抗原相互作用的模板技术得到了蓬勃的发展抗生素的成分非常的复杂，含有多种难降解的成分，在水环境中非常难以去除。因此，目前对于环境污染物、环境水体中的医药活性物质及抗生素处理的技术和方法，还没有特别有效的方法。通过将膜分离技术与分子印迹技术耦合得到的分子印迹膜技术同时兼具了高选择性和分离特性，使之具有传统膜分离所不具备的能对特定物质进行单一、定向、选择性分离的性能。这种分子印迹膜通常为复合膜或杂化膜，一般合成方式为直接合成膜状分子印迹聚合物或通过原位聚合及表面印迹技术在支撑膜上进行印迹聚合等，可以通过选择性渗透的方式在结构类似混合物及复杂体系中对模板分子进行单一、定向、高效的选择性分离，已在医药、食品、化工等领域的产品分离富集中具有重大的应用前景。

大量科研工作者已经在分子印迹膜的制备及选择性分离方面开展许多探索性工作，但研究表明，常规膜分离过程存在的共性问题，即选择渗透性和通量两者间此消彼长的矛盾关系，同样是制约分子印迹膜选择性分离性能及其发展的关键因素。科研工作者通过构建高孔隙/高比表面积的纳米纤维印迹膜的方法优化提升对目标物的选择性，明显改善了分子印迹膜分离过程中渗透选择性和通量之间的矛盾，为本发明尝试实现分子印迹膜渗透选择性和通量的有效平衡提供了新思路。但目前的分子印迹膜合成方法及印迹策略对目标分子的选择性分离效果仍不理想，存在印迹位点接触效率低、吸附容量差、选择性低等缺陷。因此，本发明拟构建高孔隙率及高比表面积的新型分子印迹膜材料，从提升分子印迹膜通量、印迹位点密度和选择性出发，改善分子印迹膜中渗透选择性和通量的矛盾关系，实现对特定物质的选择性分离纯化，解决限制分子印迹膜分离领域基础性研究的瓶颈问题。

膜内部孔径及孔道分布是影响其分离效率的重要因素之一。天然产物三维木质材料是一种多孔性、各向异性的不均匀材料，在高性能结构和吸附分离膜领域发展迅速。椴木是阔叶树材，机械加工性能良好且不易腐烂，椴木上富含羟基、羧基、共轭双键等活性基团，使其能够易于改性的同时兼具稳定性。与传统多孔有机分离膜不同，椴木内部孔道是直径为几十至几百微米的三维-多孔结构，且通过微米大小的穿孔连接，因而具有超高的通量和吸附性能。椴木中独特的弯曲孔道促进了待处理污染物在孔道的扩散过程并提高其与表面位点的接触效率，同时弯曲结构也降低了液体流速，从而提高了其与料液的接触时间。因此，受椴木膜三维-多孔结构优势的启发，本发明拟构建高稳定性的椴木基分子印迹膜材料，提高椴木基分子印迹膜吸附效率及通量。

此外，传统有机或无机印迹膜普遍存在着印迹位点包埋、膜材料孔隙率低且较难改性等缺陷，影响印迹效率，降低印迹膜的分离特性及选择性，从而大大地限制了离子印迹膜在稀土离子分离领域的应用。

发明内容