[发明专利]一种铈离子印迹磁性纳米材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种铈离子印迹磁性纳米材料及其制备方法与应用，属于检测技术领域。本发明通过在Fe₃O₄纳米粒子表面制备有机‑无机杂化材料HM，而后再以包裹杂化材料的纳米Fe₃O₄，即Fe₃O₄@HM为固相载体，结合表面离子印迹技术，制备得到一种机械和化学稳定性良好的铈离子印迹磁性纳米材料Ce(III)‑MIIP，该纳米材料对Ce(III)具有优异的选择性，抗干扰能力强，可用于特异性分离富集Ce(III)。

技术领域

本发明属于检测技术领域，更具体地说，涉及一种铈离子印迹磁性纳米材料及其制备方法与应用。

背景技术

铈(Ce)作为自然界中丰度最高的一种稀土金属元素，因其独特的性能在军事、电子、冶金、陶瓷、玻璃、石油化工等方面被广泛应用。随着铈及其化合物的大量使用，直接暴露于环境中的铈也不断增加，并随之进入河流、土壤和空气中。环境中的铈不仅影响生态系统，而且难以通过代谢排出体生物外，具有积蓄毒性；另一方面，矿产品中某些特征性的痕量稀土元素的存在和含量能够反映矿物的成因和产地信息，因此对环境样品和矿产品中的稀土铈元素进行准确测定具有重要意义。

纳米Fe₃O₄由于具有很好的磁响应，故常对其表面进行改性以制备复合型磁性材料，用于对环境污染物包括重金属离子等的吸附，吸附完成后通过外部磁场可以实现快速分离。尽管这类磁性复合材料具有高吸附容量和好的稳定性，但是由于大多数实际样品中存在着大量共存物质，在复杂基质的干扰下，这类材料往往无法实现对目标物质的专一性吸附，使得其广泛使用受到限制。

离子印迹技术通过制备具有与目标离子相匹配的结合位点的离子印迹材料，能够特异性地识别目标离子，具有优异的选择性。近年来，离子印迹技术受到人们越来越多的关注。传统的离子印迹材料，通常通过本体聚合的方法得到。虽然这样得到的聚合物具有很好的选择性，但是吸附位点易被包埋、吸附容量低等缺点限制了其使用。而表面离子印迹技术是将吸附位点构建在一种固相基质表面，从而能够有效提高传质速率并在一定程度上避免包埋位点过深不易识别目标物质等问题。在表面离子印迹技术中，固相载体的选择至关重要，常用的有SiO₂、TiO₂和Fe₃O₄等。

经检索发现，申请号201310739084.6，申请日2013年12月23日的中国发明专利申请公开了一种磁性锌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，Zn(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Zn(II)，得到在Fe₃O₄@SiO₂微球表面大量分布Zn(II)印迹空穴的聚合物层。该聚合物的合成过程需要分层包裹，先包裹SiO₂，再包裹乙烯基，合成步骤相对繁琐。另外，目前以Fe₃O₄为固相载体、利用“分步法”表面印迹技术进行金属元素富集的材料合成方法相对复杂，而且材料的稳定性较差，从而会影响测定结果的重现性。

发明内容

1.要解决的问题