[发明专利]兼具快速吸附与高效降解污染物的苝基胶束及其制备方法

说明书

本发明提供了一种集快速吸附与高效降解于一体的双功能纯有机光催化材料的合成方法，通过在两亲性嵌段共聚物中合理引入苝酰亚胺基团，自组装形成胶束用于处理水中污染物。本发明的优点是：苝基两亲性嵌段聚合物自组形成的胶束尺寸均匀，胶束对双酚A表现出超强的吸附能力，在不同的浓度或温度条件下迅速达到稳定的吸附平衡。同时在混合酚类溶液中对双酚A表现出明显的识别选择性和良好的亲和力。此外，胶束对双酚A的有着快速的降解效率。本发明为无金属有机材料用于废水的深度处理制定了新的设计思路。

技术领域

本发明属于有机合成与光催化技术领域，具体涉及制备两亲性嵌段共聚物材料，自组装形成胶束以及对含酚废水的处理。

背景技术

化石燃料消耗的不断增长是造成当前污染问题的重要原因，特别是与生态系统和公众健康密切相关的水环境。城市和工业中的难降解有机物排放到水生环境中是不可避免的。以最常见的聚碳酸酯为例，其应用的广泛性注定了工业生产中产生的污水量是巨大的。值得注意的是，尽管其废水具有复杂的溶液环境，包含高盐度、不利的pH值和较低的生物降解潜力，但不能掩盖其中仍有广泛的高附加值物质的事实，如原料的主要成分双酚A和苯酚，可以回收利用。作为二次原料的新型来源，有必要开发合适的工艺来实现从废水中精确分离可回收的成分。加强对回收产品的利用可以补偿工业处理的成本，同时减少环境压力。

在不需要回收的情况下，需要深入清除污染物以避免对生态环境的威胁。许多针对有机污染物的物理和化学方法已经被报道。其中，吸附只是一种浅层的处理方法，通常伴随着很长的平衡时间，阻碍了技术的进步。而光催化早已被公认为是将太阳能转化为可利用的化学能用于废水处理的有效途径，而且可见光占据了大部分的太阳光谱，实际上是取之不尽的。与广泛研究的无机材料相比，不含金属的有机光催化剂由于其环境友好性和避免有毒金属释放而受到更多关注。可扩展的光物理特性和稳定的化学特性使它们在光收集和催化应用方面具有巨大的潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种集快速吸附与高效降解于一体的双功能纯有机光催化材料的合成方法。本发明提供的方法是在两亲性嵌段共聚物中合理引入苝酰亚胺基团，自组装形成胶束用于处理水中污染物。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种兼具快速吸附与高效降解污染物的苝基胶束，其制备方法如下：苝酰亚胺单体和亲水单体在溶剂中反应，得到苝基两亲性嵌段聚合物，然后在溶剂中自组装形成苝基胶束。

本发明设计合成新颖的二嵌段共聚物，苝酰亚胺和聚乙二醇单体分别作为疏水和亲水段的主要功能基团，利用疏水苝酰亚胺单体和亲水的聚乙二醇单体在溶剂中通过开环易位聚合得到两亲性嵌段聚合物，设计具有不同亲疏水段比例的聚合物材料，苝基两亲性嵌段聚合物的化学结构式如下：

其中，疏水链段（苝酰亚胺链段）的重复单元数n为8～30，亲水链段（聚乙二醇链段）的重复单元数m为5～25，a为10～15；优选的，n为15～20，m为7～12，a为10～12。

上述方案中，苝酰亚胺单体聚合，得到苝基聚合物，然后加入聚乙二醇单体，反应得到苝基两亲性嵌段聚合物。优选的，苝酰亚胺单体聚合时，催化剂为Grubbs第三代催化剂，溶剂为二氯甲烷；反应温度为20～35℃，环境为惰性气体氛围下，反应时间为0.5～1.5h；苝基聚合物与聚乙二醇单体反应的时间为0.5～1.5h。优选的，苝基聚合物与聚乙二醇单体反应结束后，经过常规提纯，得到苝基两亲性嵌段聚合物。将制备的两亲性嵌段共聚物在溶剂中自组装制备胶束溶液，并冷冻干燥，得到胶束粉末；自组装时，溶剂为四氢呋喃与水；冷冻干燥的温度为-40℃，干燥时间为24 h。