[发明专利]一种双官能化磁性纳米颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种双官能化磁性纳米颗粒及其制备方法和应用，属于磁性纳米颗粒改性技术领域，以磁性Fe₃O₄纳米颗粒为核，将2,3–二巯基丁二酸接枝在多巴胺上得到PDA–DMSA涂层作为修饰壳。DMSA是2,3‑二巯基丁二酸，PDA是聚多巴胺。Fe₃O₄@PDA–DMSA纳米颗粒作为重金属吸附剂可通过使用DMSA上的活性巯基和羧基来实现对重金属Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)离子的高效捕获，在重金属污染治理领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于磁性纳米颗粒改性技术领域，具体涉及一种双官能化磁性纳米颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着全球工业活动的迅速发展，重金属污染由于其高毒性和不可生物降解性而对人类健康和生态系统造成了严重威胁。Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺等是常见的重金属污染物，它们会通过食物链在生物体内蓄积，使得动物和人类的健康备受损害。因此，去除废水中的重金属离子变得越来越重要。研究者们已经采用了许多方法从水中去除重金属，例如化学沉淀，离子交换，膜分离和吸附等。其中，吸附法目前应用最广泛的方法，被认为是经济上最有利，技术上最简单的方法之一。磁性Fe₃O₄纳米材料作为一种新兴的吸附剂，因其特殊的磁学性质和表面效应在环境治理领域得到了广泛的研究，尤其在吸附重金属离子方面的研究已经比较成熟。

由于传统的水处理方法所用材料不能回收，会产生二次污染且效率低，人类需寻找新的材料来改进传统水处理方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双官能化磁性纳米颗粒及其制备方法和应用，解决现有技术中传统的水处理方法所用材料不能回收，会产生二次污染且效率低等技术问题。

本发明公开了一种双官能化磁性纳米颗粒，以磁性Fe₃O₄纳米颗粒为核，将2,3–二巯基丁二酸接枝在多巴胺上得到PDA–DMSA涂层作为修饰壳。DMSA是2,3-二巯基丁二酸，PDA是聚多巴胺。

DMSA上的活性巯基和羧基可与重金属离子形成稳定的水溶性螯合物，从而达到去除污水中重金属离子的目的，尤其对Pb(Ⅱ)的效果最佳。

一种双官能化磁性纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

S1.将FeCl₃·6H₂O、Na₃C₆H₅O₇·2H₂O、CH₃COONa加入乙二醇溶液中并在超声条件下溶解，机械搅拌45min得到前驱体溶液；

S2.将步骤S1中的前驱体溶液置于反应釜中，并在200℃的温度下反应8h得到磁性Fe₃O₄纳米颗粒，冷却至室温后通过外部磁场收集磁性Fe₃O₄纳米颗粒，分别用乙醇和去离子水洗涤3次或以上；

S3.将浓盐酸加入去离子水中配制成稀盐酸溶液，将三羟甲基氨基甲烷(Tris)溶解于去离子水中得到Tris溶液，采用稀盐酸溶液调节Tris溶液的pH值为8.3～8.8得到Tris-HCl缓冲液；