[发明专利]功能化硅包覆介孔磁性载体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及功能化磁性载体技术，尤其是涉及一种含活性基的功能化硅包覆介孔磁性载体及其制备方法和应用。

技术背景

功能化磁性载体技术通常是指先在30nm～25μm磁性载体的表面修饰特定功能化的官能团，然后通过其对小分子、生物大分子以及细胞等进行选择性或非选择性结合的技术。这项技术最早由Urbain和Steman等(US Patent No.2232294，1941)在研究废水处理时提出，因功能化磁性载体技术具有设备简单、操作灵活、效果良好及经济环保等优点近年来成为研究中的一个热点。目前相关研究主要有两大方向：其一为高分子包覆的功能化磁性载体，在制备过程中通过聚合和表面改性等赋予磁性载体表面多种反应性功能基团，例如氨基、羧基和巯基等，它们可通过吸附或共价键合与酶、细胞及药物等结合(Ma，Z.-Y.等；Synthesis and Characterization of Micron-Sized MonodisperseSuperparamagnetic Polymer Particles with Amino Groups；J.Polym SciPartA：Poly Chem，2005，143，3433；Liu，X.-Q.等；Langmuir，2004，20，10278；刘雪奇等；无机化学学报；2005，21，490)；另一类为表面包硅功能化磁性载体，在分离重金属离子(Wu，P.-G.等；Silanation ofNanostructured Mesoporous Magnetic Particles for Heavy MetalRecovery；Ind.Eng.Chem.Res.2005，44，816～824)和生物细胞等应用较多(Lauva，M.等；Nanotech approaches to drug delivery and imaging；Magn.Magn Mater，1990，85，295～298)。沈鹤柏等人(DNA在磁性纳米粒子表面的键合及表面增强拉曼光谱研究，科学通报，2003，21(48)，2252-2256)通过使用带巯基的硅烷偶联剂对合成得到的磁性粒子进行表面修饰得到的表面带有巯基的功能化磁性载体可以进行DNA的分离；Wu P.G，Xu Z.H.等(Silanation of Nanostructured MesoporousMagnetic Particles for Heavy Metal Recovery；Ind.Eng.Chem.Res.2005，44，816～824)应用带氨基的硅烷偶联剂对磁性四氧化三铁粒子进行表面功能化从而得到氨基功能化硅包覆磁性载体，该类载体对铜、锌、镍、镉等金属离子表现出良好的吸附性能，酸洗后的载体可循环使用，并可通过电镀、电解等方法将载体表面吸附的金属离子提取，因而有望用于工矿区废水的处理。

综上所述，所有这些已公开的功能化硅包覆介孔磁性载体，主要为羟基、羧基、醛基和氨基等单一的功能基团，或是一些生物活性功能制剂。但这些现有技术都有一个共同的缺陷是生产工艺复杂，不易控制，成本较高，且这些技术仅仅在生物酶的固载、细胞和蛋白质分离、靶向给药、磁共振成像等领域得到应用，而对环境中含重金属废水、城市生活污水等方面的应用未见公开。

因而，有必要提供一种生产工艺简单，制备过程易控制，易实现商品化的、性能稳定的表面功能化的介孔磁性载体，在分子识别与吸附选择性中协同作用；而且通过有效的工艺得到较大的载体有效表面积；同时磁性载体在应用中避免被酸碱腐蚀。这样这种载体在含重金属废水及城市生活污水处理方面将取得有较好的效果。

发明的内容

本发明的目的在于针对目前的技术空白和不足，提供一种新的功能化硅包覆介孔磁性载体，通过载体表面的活性氨基对目标分子进行选择性化学吸附，通过两次包硅工艺增加硅膜的厚度和均匀度，从而有效地保护磁性载体在应用中避免被酸碱腐蚀，对载体表面进行造孔处理，以增大载体的有效表面积。

本发明的另一个目的是提供所述磁性载体的制备方法，生产工艺简单、制备过程易控制、产品性能稳定易实现商品化的。

本发明还有一个发明目的是提供所述磁性载体的应用，所述磁性载体(FSMMC)固定微生物后处理城市污水的效果远好于单纯菌液和单纯功能化硅包覆磁性介孔载体。

本发明的技术方案是提供一种功能化硅包覆介孔磁性载体(FSMMC)，所述载体是以二氧化硅包覆磁性四氧化三铁构成的核壳结构的复合磁性载体，该磁性载体表面键合有活性氨基或巯基。