[发明专利]一种印迹碳微球的制备方法

摘要

本发明涉及一种印迹碳微球的制备方法，采用三口烧瓶、超声分散仪、水浴缸、电热搅拌皿、紫外光汞灯制备印迹碳微球，先对碳微球进行氧化处理，然后进行表面修饰改性，再在碳微球表面接枝聚合物，最后制成印迹碳微球，在碳微球表面形成不规则的空穴印迹，此制备方法工艺先进合理，工艺流程短，环境污染小，产物形貌好、纯度高，可达99％，产物收率高，可达93％，印迹碳微球为黑色、圆形颗粒，颗粒直径为100-200nm，可与多种化学物质匹配，是十分理想的制备印迹碳微球的方法，其产物可在制药、精细化工及多种工业领域应用。

主权项

1.一种印迹碳微球的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：碳微球、二苯并噻吩、二甲基丙烯酸乙二醇酯、α-甲基丙烯酸、氯仿、无水乙醇、无水甲醇、冰乙酸、p-(氯甲基)苯基三甲氧基硅烷、二乙基二硫代氨基甲酸钠、硫酸、硝酸、甲苯、去离子水、氮气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位碳微球：C                                     0.5g±0.001g二苯并噻吩：C₁₂H₈S                          0.184g±0.001g二甲基丙烯酸乙二醇酯：C₁₀H₁₄O₄                 4mL±0.01mLα-甲基丙烯酸：C₄H₆O₂                       0.34mL±0.01mL氯仿：CHCl₃                                   20mL±0.01mL无水乙醇：C₂H₅OH                              5000mL±10mL无水甲醇：CH₃OH                               5000mL±10mL冰乙酸：C₂H₄O₂                                5000mL±10mLp-(氯甲基)苯基三甲氧基硅烷：C₁₀H₁₅ClO₃Si    0.45mL±0.01mL二乙基二硫代氨基甲酸钠：C₅H₁₆NO₃S₂Na        0.046g±0.001g甲苯：C₇H₈                                     100mL±10mL去离子水：H₂O                               20000mL±100mL硫酸：H₂SO₄                                     100mL±1mL硝酸：HNO₃                                      100mL±1mL氮气：N₂                                 200000cm³±100cm³制备方法如下：(1)精选化学物质材料对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度、浓度、含量控制：碳微球：固态固体含碳量97％二苯并噻吩：固态固体98％二甲基丙烯酸乙二醇酯：液态液体98％α-甲基丙烯酸：液态液体99％氯仿：液态液体99％无水乙醇：液态液体99.7％无水甲醇：液态液体99.5％冰乙酸：液态液体99.5％p-(氯甲基)苯基三甲氧基硅烷：液态液体95％二乙基二硫代氨基甲酸钠：固态固体99％甲苯：液态液体99.5％去离子水：液态液体99.99％硫酸：液态液体浓度36％硝酸：液态液体浓度36％氮气：气态气体99.99％(2)研磨、过筛、纯化、细化处理碳微球将碳微球用玛瑙研钵、研棒进行研磨，用625目筛网过筛，研磨、过筛重复进行，碳微球颗粒直径≤20μm；(3)氧化处理碳微球①氧化处理碳微球是在三口烧瓶、水浴缸、超声分散仪、电热搅拌皿上进行的，在氮气保护、水循环冷凝状态下完成；②将碳微球0.5g加入三口烧瓶中；将硫酸90mL+硝酸30mL，配制成混酸，然后由加液漏斗加入三口烧瓶中；③将三口烧瓶置于超声分散仪上，开启超声仪，在超声波频率40Hz下超声分散20min；④超声分散后，将三口烧瓶置于水浴缸上；⑤开启水循环冷凝管的进水管、出水管，进行水循环冷凝；⑥开启氮气阀、氮气瓶，向三口烧瓶输入氮气，氮气输入速度20cm³/min；⑦开启电热搅拌皿，温度由25℃升至80℃±2℃，并开始搅拌，进行氧化反应；⑧搅拌，氧化反应时间20min±2min，成：氧化物溶液；⑨碳微球在氧化反应过程中将进行化学反应，反应式如下：式中：C-OH：含羟基的氧化碳微球SO₂：二氧化硫NO₂：二氧化氮CO₂：二氧化碳⑩氧化反应后，关闭电热搅拌皿，使三口烧瓶及其内的氧化物溶液随水浴缸冷却至25℃；抽滤将氧化物溶液置于抽滤瓶的布氏漏斗中，用三层中速定性滤纸进行抽滤，滤纸上留存产物滤饼，废液抽至滤瓶中；去离子水洗涤、抽滤将产物滤饼置于烧杯中，加入去离子水100mL，搅拌洗涤5min；然后将洗涤液置于抽滤瓶的布氏漏斗中，用三层中速定性滤纸进行抽滤，滤纸上留存产物滤饼，废液抽至滤瓶中；去离子水洗涤、抽滤重复进行五次；真空干燥将产物滤饼置于真空干燥箱中进行干燥处理，干燥温度40℃±2℃，真空度10Pa，干燥时间480min，干燥后得：含羟基的氧化碳微球；(4)碳微球接枝①碳微球接枝修饰在三口烧瓶、水浴缸、电热搅拌皿上进行，在氮气保护、水循环冷凝状态下完成；②将含羟基的氧化碳微球加入三口烧瓶中；将甲苯25mL加入三口烧瓶中；将改性剂p-(氯甲基)苯基三甲氧基硅烷0.45mL溶于10mL甲苯中，然后加入三口烧瓶中；③开启水循环冷凝管的进水管、出水管，进行水循环冷凝；④开启氮气阀、氮气瓶，输入氮气，氮气输入速度20cm³/min；⑤开启电热搅拌皿，温度由25℃升至60℃±2℃，并搅拌；⑥加热、搅拌240min，进行修饰改性反应；⑦在修饰改性反应中将发生化学反应，反应式如下：式中：C-C₉H₁₂ClO₃Si：硅烷化的碳微球CH₃OH：无水甲醇⑧修饰、改性反应后，关闭电热搅拌皿，停止加热搅拌，使其在氮气、水循环冷凝状态下冷却至25℃；得：修饰改性溶液；⑨抽滤将修饰改性溶液置于抽滤瓶的布氏漏斗中，用有机滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼，废液抽至滤瓶中；⑩真空干燥将产物滤饼置于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度40℃±2℃，真空度10Pa，干燥时间480min，干燥后得硅烷化碳微球；(5)碳微球修饰改性①将硅烷化碳微球加入三口烧瓶中；将甲苯20mL加入三口烧瓶中；将改性剂二乙基二硫代氨基甲酸钠0.046g溶于10mL无水乙醇中，然后加入三口烧瓶中；②开启水循环冷凝管的进水管、出水管，进行水循环冷凝；③开启氮气阀、氮气瓶，输入氮气，氮气输入速度20cm³/min；④开启电热搅拌皿，温度恒定在25℃±2℃，并搅拌；⑤恒温搅拌720min，进行修饰改性反应；⑥在修饰改性反应中将发生化学反应，反应式如下：式中：C-C₁₄H₂₂NO₃S₂Si：引发转移终止剂修饰的碳微球NaCl：氯化钠⑦修饰、改性反应后，关闭电热搅拌皿，停止搅拌，使其在氮气、水循环冷凝状态下恒温在25℃±2℃；得：修饰改性溶液；⑧抽滤将修饰改性溶液置于抽滤瓶的布氏漏斗中，用有机滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼，废液抽至滤瓶中；⑨真空干燥将产物滤饼置于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度40℃±2℃，真空度10Pa，干燥时间480min；干燥后得：引发转移终止剂修饰的碳微球；(6)碳微球接枝聚合①碳微球接枝聚合在三口烧瓶、电热搅拌皿、紫外光汞灯下进行，在氮气保护下完成；②将引发转移终止剂修饰的碳微球加入三口烧瓶中，将无水乙醇20mL加入三口烧瓶中，将α-甲基丙烯酸0.34mL加入三口烧瓶中；③开启氮气阀、氮气瓶，输入氮气，氮气输入速度20cm³/min；开启电热搅拌皿，进行磁力搅拌；开启紫外汞灯，开始紫外光照射，紫外光汞灯照射功率400w。④在均匀搅拌下，紫外光照180min±2min，使α-甲基丙烯酸在修饰改性碳微球表面接枝聚合；⑤在修饰改性反应中将发生化学反应，反应式如下：式中：UV：紫外光照射C-C₁₈H₂₈NO₅S₂Si：接枝聚甲基丙烯酸的碳微球⑥接枝聚合反应后，关闭紫外光汞灯，停止磁力搅拌，使其冷却至25℃±2℃；得：接枝聚甲基丙烯酸溶液；⑦抽滤将接枝聚甲基丙烯酸溶液置于抽滤瓶的布氏漏斗中，用有机滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼，废液抽至滤瓶中；⑧真空干燥将产物滤饼置于真空干燥箱中进行干燥，干燥温度40℃±2℃，真空度10Pa，干燥时间480min；⑨干燥后得：接枝聚甲基丙烯酸的碳微球；(7)制备印迹碳微球①制备印迹碳微球在三口烧瓶、电热搅拌皿、水浴缸上进行，在氮气保护、水循环冷凝下完成；②将接枝聚甲基丙烯酸的碳微球加入三口烧瓶中，将二苯并噻吩0.184g加入三口烧瓶中，将氯仿20mL加入三口烧瓶中；③开启水循环冷凝管的进水管、出水管，进行水循环冷凝；开启氮气阀、氮气瓶，输入氮气，氮气输入速度20cm³/min；开启电热搅拌皿，使温度恒定在25℃±2℃，并开始搅拌；④均匀搅拌180min±2min，使接枝聚甲基丙烯酸的碳微球与二苯并噻吩充分作用；⑤加入交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯4mL，继续搅拌1440min，并调节电热搅拌皿，使温度由25℃升至60℃±2℃，并进行反应；⑥在制备印迹碳微球过程中将发生化学反应，反应式如下：式中：C-C₄₀H₅₀NS₃O₉Si：含有二苯并噻吩的印迹碳微球⑦反应后，关闭电热搅拌皿，使三口烧瓶在水浴缸内、在氮气保护下，在水循环冷凝下自然冷却至25℃，成：印迹碳微球反应溶液；⑧抽滤将印迹碳微球反应溶液置于抽滤瓶的布氏漏斗中，用有机滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼，废液抽至滤瓶中；⑨无水乙醇洗涤、抽滤将抽滤后的产物滤饼置于烧杯中，加入无水乙醇100mL，搅拌洗涤，然后用有机滤膜进行抽滤；洗涤、抽滤重复进行十次；⑩无水甲醇+冰乙酸洗涤、抽滤、除去二苯并噻吩配制无水甲醇+冰乙酸混合溶液将无水甲醇720mL、冰乙酸80mL置于烧杯中，搅拌10min，成：混合溶液；将印迹碳微球置于烧杯内的混合溶液中，用搅拌器搅拌洗涤；然后在抽滤瓶上用有机滤膜进行抽滤；洗涤、抽滤重复进行五次；洗涤后除去二苯并噻吩，形成空穴，洗涤后得：印迹碳微球；无水乙醇洗涤、抽滤将印迹碳微球置于烧杯中，加入无水乙醇100mL，搅拌洗涤；然后在抽滤瓶上用有机滤膜进行抽滤；洗涤、抽滤重复进行十次；洗涤后除去无水甲醇、冰乙酸，得产物：印迹碳微球滤饼；真空干燥将洗涤、抽滤后的最终产物碳微球滤饼置于真空干燥箱中干燥，干燥温度40℃±2℃，真空度10Pa，干燥时间480min；干燥后得最终产物：印迹碳微球；即：黑色粉体印迹碳微球；(5)检测、化验、分析、表征对制备的印迹碳微球的色泽、形貌、结构、成分、化学物理性能、吸光度、浓度进行检测、分析、表征；用场发射扫描电子显微镜进行形貌分析；用热重分析仪进行热稳定性分析；用红外光谱仪进行表面官能团分析；用气相色谱仪进行析出峰面积测量；结论：印迹碳微球为黑色粉体颗粒，颗粒直径为100-200nm，碳微球表面呈不规则空穴状；(6)产物储存对制备的印迹碳微球产物密闭储存于无色透明的玻璃容器中，置于干燥、洁净环境，要防水、防晒、防潮、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃±2℃，相对湿度≤10％。