[发明专利]一种负载多胺的开孔材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种负载多胺的开孔材料及其制备方法与应用，开孔材料包括开孔聚氨酯海绵以及负载在开孔聚氨酯海绵上的改性聚多巴胺，该改性聚多巴胺为聚乙撑亚胺改性的聚多巴胺；制备时，先将聚多巴胺负载在开孔聚氨酯海绵上，之后对聚多巴胺进行改性即可；应用时，用二硫化碳对开孔材料进行改性，将聚乙撑亚胺中的氨基转化为二硫代氨基甲酸基团，用于吸附水中的重金属离子，或将贵金属纳米粒子负载在开孔材料上，用于对化学反应进行催化。与现有技术相比，本发明以聚乙撑亚胺处理聚多巴胺改性的开孔材料，不仅能引入多胺功能平台，还能交联聚多巴胺，提高开孔材料的机械稳定性，应用广泛。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，涉及一种负载多胺的开孔材料及其制备方法与应用。

背景技术

功能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料，其应用十分广泛。例如，在水净化领域中，可利用一些吸附剂的金属离子吸附性能来除去水中的重金属离子。

众所周知，重金属离子的毒性大、种类多、不降解，并会持续发挥毒性作用，对土壤和水源的污染日益加重，已经引起人们的重视。随着采矿、冶金等行业的发展以及电子器件的广泛使用与低循环利用，全球金属污染状况呈现日益严重的趋势。氧化还原法和生物处理法虽然能够在一定程度上减轻水中重金属离子的毒害作用，但却难以将金属种从生态圈中完全分离；吸附法能够将金属种吸附在功能材料上，有利于对重金属进行浓缩集中，减少生态圈中的金属含量，是一种较为有效的重金属清除方法。重金属种类较多，每种重金属又可以原子态、复杂阴离子或阳离子态出现，因而重金属吸附剂的种类繁多。重金属常见的存在形式为阳离子态，因此，目前的研究热点集中于重金属阳离子的吸附。

由于负载在载体上的活性物质常常以线性聚合物形式存在，容易溶解或断裂成碎片，导致吸附剂在制备时，若搅拌过于强力或采用超声处理，极易导致载体表面的活性物质脱落，严重影响了吸附剂对重金属阳离子的吸附效果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种负载多胺的开孔材料及其制备方法与应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种负载多胺的开孔材料，该开孔材料包括开孔聚氨酯海绵以及负载在开孔聚氨酯海绵上的改性聚多巴胺，该改性聚多巴胺为聚乙撑亚胺改性的聚多巴胺。

作为优选的技术方案，所述的聚多巴胺为支化聚多巴胺。

进一步地，所述的开孔聚氨酯海绵的密度为0.1-0.3g/mL，孔隙率为68-90％，孔径为50μm-2mm，比表面积为1-5m²/g。拉伸强度最高可达为3MPa。

进一步地，所述的聚乙撑亚胺的分子量≥8000。

进一步地，该开孔材料中，改性聚多巴胺的负载量为0.1-0.2mg/g开孔材料；所述的改性聚多巴胺中，聚乙撑亚胺的质量百分含量为5-15％。

一种负载多胺的开孔材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)聚多巴胺的负载：将聚多巴胺负载在开孔聚氨酯海绵上；

2)聚多巴胺的改性：取出开孔聚氨酯海绵并干燥，之后浸入至聚乙撑亚胺缓冲溶液中，保持6-24h后，取出并洗涤，即得到所述的开孔材料。

步骤1)中，可采用任意方式将聚多巴胺负载在开孔聚氨酯海绵上，可参照文献(E.Pardieu,N.T.T.Chau,T.Dintzer,T.Romero,D.Favier,T.Roland,D.Edouard,L.Jierry,V.Ritleng[J],Chem.Commun.,2016,52,4691--4693)。

进一步地，步骤1)中，所述的聚多巴胺的负载方法为：将开孔聚氨酯海绵浸入至多巴胺的碱性缓冲溶液中，之后在室温下保持8-16h。