[发明专利]一种磁性碳纳米管表面印迹温敏吸附剂的制备方法

摘要

本发明涉及一种磁性碳纳米管表面印迹温敏吸附剂的制备方法，属环境功能材料制备技术领域。本发明首先通过湿法浸渍技术制备了磁性碳纳米管，接着利用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对MCNTs进行了乙烯基改性。随后以2,4,5-三氯苯酚为模板分子，丙烯酰胺为功能单体，N-异丙基丙烯酰胺为温敏型单体，乙二醇二(甲基丙烯酸)酯为交联剂，2,2'-偶氮二异丁腈为引发剂，通过自由基热聚合过程制备了TMNIPs。优点为：避免了部分模板分子因包埋过深而无法洗脱的问题，提高了吸附容量和吸附动力学性能；湿法浸渍技术制备的磁性碳纳米管能有效的防止磁性粒子泄露，可以加快分离效果。

主权项

一种磁性碳纳米管表面印迹温敏吸附剂的制备方法,按照下述步骤进行：（1）制备磁性碳纳米管粒子：将碳纳米管、Fe(NO3)3·9H2O和无水乙醇按照(0.22‑0.25)：(0.1‑0.2)：(10‑12)  g/g/ml的比例混合并超声分散1.0‑1.5 h；随后，上述分散液在60‑65℃下加热12‑14 h以获得干燥的粉末；接着，将获得的干燥粉末放入瓷舟并转入管式炉内，在丙酸蒸汽保护和80‑85℃下加热15‑18 h，随后粉末继续在管式炉中在氮气保护和260‑280℃下加热2.0‑2.5 h；最后，冷却的黑色产物转入烧杯中并用蒸馏水和无水乙醇洗涤3次，洗涤后产物用Nd‑Fe‑B永久磁铁回收，并置于真空干燥箱中55‑60 ℃干燥6.0‑8.0 h，得到磁性碳纳米管粒子；（2）磁性碳纳米管粒子的乙烯基改性：按照每克磁性碳纳米管粒子分散于165‑180 ml乙醇和水混合液的比例制备磁性碳纳米管粒子的分散液，并在室温下搅拌0.5‑1.0 h；随后，按照每克磁性碳纳米管粒子加入3.5‑5.0 ml 3‑(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的比例，在上述磁性碳纳米管粒子的分散液中加入3‑(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，同时获得的混合溶液在40‑45 ℃下搅拌24 h；接着，乙烯基改性的磁性碳纳米管粒子用Nd‑Fe‑B永久磁铁回收，并用蒸馏水和无水乙醇洗涤3次；洗涤后，乙烯基改性的磁性碳纳米管粒子置于真空干燥箱中50‑55 ℃干燥5.0‑6.0 h；（3）磁性碳纳米管表面印迹温敏吸附剂的制备：1）将2,4,5‑TCP、温敏单体NIPAM、功能单体AM按摩尔比为1.0：(3.5‑4.0)：(1.4‑1.8)的比例溶解在二甲亚砜中，其中二甲亚砜的用量为每毫摩尔2,4,5‑TCP使用10‑15 ml 二甲亚砜；获得的混合溶液超声分散1.0‑1.5 h，增强模板分子和功能单体的预组装，超声后获得预组装溶液；2）将油酸和乙烯基改性的磁性碳纳米管置于三口烧瓶中机械搅拌1.0‑1.5 h，改性磁性碳纳米管和油酸的比例为(0.25‑0.5)：(2.0‑4.0) g/ml，搅拌后获得油酸浸润的改性磁性碳纳米管；接着按照每毫摩尔2,4,5‑TCP 加入1.46‑1.85 ml 乙二醇二(甲基丙烯酸)酯的比例，在油酸浸润的改性磁性碳纳米管中加入交联剂乙二醇二(甲基丙烯酸)酯，随后在其中继续加入步骤1）中的预组装溶液，继续搅拌30‑60 min获得预聚合溶液；3）按照每毫摩尔2,4,5‑TCP加入0.4‑0.6 g聚乙烯吡咯烷酮和100‑120 m二甲亚砜水溶液的比例，在步骤2）中制备的预聚合溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和二甲亚砜的水溶液，得到的混合溶液搅拌15‑30 min；接着在混合溶液中通氮气排除氧气10‑15min，然后在混合溶液中按照每毫摩尔2,4,5‑TCP加入引发剂2,2'‑偶氮二异丁腈 0.1‑0.3 g，并控制温度在50‑55 ℃下反应6.0‑9.0 h，接着温度升至70‑80 ℃聚合18‑20 h后得到产物磁性碳纳米管表面印迹温敏吸附剂；4）产物磁性碳纳米管表面印迹温敏吸附剂剂用Nd‑Fe‑B永久磁铁收集，用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，最后用甲醇和醋酸的体积比为95:5的混合液为提取液80 ℃索式提取，直到在洗脱液中检测不到2,4,5‑TCP，然后在50‑60℃下真空干燥。