[发明专利]一种磁性镉离子表面印迹聚合物的制备方法

摘要

本发明为一种磁性镉离子表面印迹聚合物的制备方法，该方法首先利用“共沉淀法”和“溶胶-凝胶法”合成磁性Fe3O4@SiO2微球，并用酸处理以提高其表面羟基含量；然后利用“两步法”将可聚合双键引入到Fe3O4@SiO2微球表面，即先利用氨基硅烷偶联剂将氨基接枝到微球表面，再利用酸酐和氨基的反应生成双键；最后以Fe3O4@SiO2微球为载体，Cd（II）为模板，二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂，甲基丙烯酸和水杨醛肟为单体进行聚合反应，反应完后洗去模板Cd（II），得到在Fe3O4@SiO2微球表面大量分布Cd（II）印迹空穴的聚合物层。本发明的磁性镉离子表面印迹聚合物可用于镉离子的分离和去除。

主权项

一种磁性镉离子表面印迹聚合物的制备方法，其特征为包括如下步骤：（1）Fe3O4的合成：FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O溶解在超纯水中，通N2条件下，搅拌下加入氨水，60～80℃反应1～2h，加柠檬酸反应60～90min，冷却后磁分离，收集黑色沉积物，去除上层清液，洗涤至中性，然后真空干燥得到Fe3O4纳米粒子；其中，反应中各物质的质量比为FeSO4·7H2O：FeCl3·6H2O：氨水：柠檬酸：超纯水＝5：8～10：15～30：0.5～1：150～200；（2）Fe3O4@SiO2微球的合成：Fe3O4纳米粒子超声分散在醇和蒸馏水的混合溶液中，加入氨水和正硅酸乙酯，室温反应10～24h，产物磁分离，收集沉积物，去除上层溶液，洗涤并干燥，得到Fe3O4@SiO2微球；其中，反应中各物质的质量比为Fe3O4纳米粒子：醇：蒸馏水：氨水：正硅酸乙酯＝0.5～2.5：50～100：10～50：2～5：3～10；（3）Fe3O4@SiO2微球的活化：Fe3O4@SiO2微球加入到酸性溶液中，80～110℃反应5～10h，产品磁分离后，收集沉积物，去除上层溶液，洗涤并干燥，得到活化的Fe3O4@SiO2微球；其中，反应中各物质的质量比为Fe3O4@SiO2微球：酸液＝1：2～20；（4）氨基化Fe3O4@SiO2（Fe3O4@SiO2‑A）的合成：活化的Fe3O4@SiO2微球加入到甲苯中超声，再加入氨基硅烷偶联剂，氮气气氛，调节pH到10～11条件下80～110℃下反应5～12h，产物磁分离，收集沉积物，去除上层溶液，洗涤并干燥，得到Fe3O4@SiO2‑A；其中，反应中各物质的质量比为活化Fe3O4@SiO2微球：氨基硅烷偶联剂：甲苯＝2：10～15：30～50；（5）羧基化Fe3O4@SiO2（Fe3O4@SiO2‑A‑B）的合成：Fe3O4@SiO2‑A和酸酐加入到N,N'‑二甲基甲酰胺中，混合物在25～50℃下反应10～24h，产物磁分离，收集沉积物，去除上层溶液，洗涤并干燥，得到Fe3O4@SiO2‑A‑B；其中，反应中各物质的质量比为Fe3O4@SiO2‑A：酸酐：N,N'‑二甲基甲酰胺＝1～2：2～5：40～50；（6）磁性印迹材料的制备：将无机镉盐﹑甲基丙烯酸﹑水杨醛肟加入到甲醇中，室温搅拌过夜，然后加入Fe3O4@SiO2‑A‑B、EGDMA和AIBN，N2保护下于60℃反应12～24h，产物磁分离并用甲醇洗涤后，再用酸性溶液洗脱Cd2+至滤液中检测不到Cd2+后，得到磁性镉离子印迹聚合物（Cd‑M‑IIP）；其中，反应中各物质的质量比为镉盐：Fe3O4@SiO2‑A‑B：甲基丙烯酸：水杨醛肟：EGDMA：AIBN：甲醇＝0.1～0.5：0.2～1：0.2～0.5：0.2～0.5：1～2：0.1～0.2：30～50。