[发明专利]Fe3O4@SiO2复合材料吸附剂制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及分析测试仪器技术领域，具体涉及一种用于样品前处理技术的黄原胶功能化Fe₃O₄SiO₂复合材料吸附剂制备方法及应用。

背景技术

尽管现代分析测试仪器不断发展，日趋简单化、快速化，但由于相应前处理技术相对落后，已成为制约有关分析领域的瓶颈问题。对于大多数实际复杂样品体系，需要对目标待测物进行富集分离，除去可能存在的干扰物质，以满足相关分析仪器检测要求。众所周知，吸附分离法具有使操作设备简单化、易实现自动化控制、成本低廉等优点。当前，如何发展功能位点丰富、易于同相应样品体系分离、无二次污染、安全无毒副作用的新型吸附剂，以有效实现“绿色低碳的分析实验室理念”，日益受到迫切关注。

黄原胶(xanthan gum)是一种具有超高分子量的细胞外多糖，亲水性强，耐酸、碱、盐、热变化，安全无任何毒副作用。黄原胶化学结构由五糖单位重复构成，主链与纤维素相同，其结构中丰富的支链和羟基官能团，可以形成有效的功能吸附位点。但值得指出的是，由于黄原胶密度低，流变性强，造成了其在吸附再回收过程中，存在低效率和高成本等问题。

最新文献资料检索结果表明，印度的Abhishek Srivastava博士所在研究组利用自由基聚合制备黄原胶与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸接枝共聚物，以吸附水溶液中重金属离子。相关研究论文以题为“Synthesis and study of metal ion sorption capacity of xanthan-gum-g-2-acrylamido-2-methyl-1-propane sulphonic acid”，发表在“Journal of Applied Polymer Science”(应用聚合物科学杂志，2007年，104卷，第1期，页码：470-478)。尽管相应吸附剂既通过聚合过程使黄原胶分子交联固定，同时很好地保留了黄原胶化学吸附性质，但制备过程中需要使用大量的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸有机聚合单体。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种黄原胶功能化Fe₃O₄SiO₂复合材料吸附剂制备方法及应用，该制备过程中所用化学试剂安全低毒，同时相应材料可有效保留黄原胶化学吸附结构位点，又可通过外界磁场作用易于样品体系分离，以简便实现同后续分析测试仪器间联用。

本发明是通过以下技术方案实现：

本发明所述的黄原胶功能化Fe₃O₄SiO₂复合材料吸附剂制备方法，包括以下步骤：

(1)化学共沉淀法合成四氧化三铁磁性微球：

①取FeCl₂·4H₂O绿色晶体和FeCl₃·6H₂0黄色晶体摩尔比4∶7，分别放于聚乙烯烧杯中，加入适量二次去离子水后，用玻璃棒搅拌使其溶解，配制成浓度为0.5mol/L溶液。

②将经过过滤的FeCl₂和FeCl₃混合液移入温度为65℃的恒温槽中，逐滴加入氨水，加入氨水后立即观察到溶液变成棕色，同时用电动搅拌器搅拌，使之分散均匀而不致凝聚形成大颗粒沉淀，直到溶液突然变为乌黑色时，继续滴加氨水过量至20％～30％。此时开始记时反应40分钟。

③把上述溶液转移至装有大量去离子水的烧杯中，底部加入强磁铁。静止十几分钟后，可观察到溶液分为两层，四氧化三铁磁性微球在下层。

④将合成得到的四氧化三铁磁性微球反复用去离子水洗涤，除去水溶性杂质，至上清液近中性，最后将产物以60℃烘干得到黑色粉末。

(2)利用溶胶-凝胶法在四氧化三铁磁性微球表面包裹二氧化硅，将黄原胶分子功能化固定在磁性微球表面，以制备得到黄原胶功能化Fe₃O₄SiO₂复合材料吸附剂：在烧杯中按照正硅酸四乙酯、H₂O和浓盐酸体积比为200∶200∶1加入正硅酸乙酯、去离子水和浓盐酸，用氨水调节pH为2.0，后向其中加入步骤(1)得到的干燥的Fe₃O₄磁性微球，超声分散，然后向其中加入黄原胶溶液，继续超声分散，最后将烧杯放入烘箱中，用玻璃棒间歇性搅拌，烘干备用。