/go表面金属离子印迹聚合物的制备方法及应用_2

文档序号:8217210阅读:来源:国知局
9] (4)利用本发明获得的二氧化硅/氧化石墨烯复合材料表面金属离子印迹聚合 物,第一次通过吸附实验研宄其对水溶液中金属离子的选择性分离效果,为工业进一步应 用提供依据。
【附图说明】
[0020] 图1为实施例1的透射电镜图,图中a为氧化石墨烯,b为二氧化硅/氧化石墨烯 复合材料,c为Si0 2/G0表面金属离子印迹聚合物。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并 不限于此。
[0022] 实施例1 (1)取5 mL 2 g/L氧化石墨稀水溶液与锥形瓶中,然后加入40 mL无水乙醇;并称取 0.2 g聚乙烯吡咯烷酮于上述混合溶液,室温下磁力搅拌30 min。然后,将2 mL浓氨水和 0.5 mL正硅酸四乙酯加入至上述混合溶液,超声反应30 min。最后,置于30 ° C水浴中反 应12 h。反应结束后,用去离子水洗涤至中性,50 ° C真空干燥,即可得二氧化硅/氧化石 墨稀复合材料(Si02/G0)。
[0023] (2)将步骤(1冲所得的50 mg Si02/G0加入到25 mL乙醇溶液中,超声使其分散 均匀。然后,将2. 5 mL MPS加入到上述混合溶液中,并置于30 ° C水浴中,磁力搅拌8 h, 反应后将产物依次用乙醇、去离子水各洗涤5次,以洗脱未反应的MPS,在50 ° C下真空干 燥,制得乙稀基功能化的二氧化娃/氧化石墨稀复合材料,即Si02/G0-MPS。
[0024] (3)在装有滴液漏斗的三口烧瓶中,加入8 mL苯基溴化镁溶液,油浴预热至40 ° C,通氮气10 min,然后逐滴加入0.5 mL干燥的二硫化碳,无氧条件下,维持油浴40° C 反应30 min。然后逐滴加入I mL苄基溴,并升温至50 ° C,反应60 min。反应结束后,冷 却至室温,加入30 mL冰水,随后用40 mL石油醚萃取,收集有机相,即可得链转移剂(CTA)。
[0025] (4)将50 11^5102/60-10^,30 4 1^〇^,1臟〇1六水合硝酸镍(犯(11)),4臟〇1丙 稀酰胺(AM),20 mmol乙二醇二甲基丙稀酸醋(EGDMA)和5 mg偶氮二异丁腈(AIBN)依次加 入至20 mL甲醇和水的混合液中;并将该混合溶液置于60 ° C油浴中,氮气保护下,反应6 h。反应后甲醇和水的混合液洗涤5次,以脱除未反应的单体、引发剂以及未印迹的模板离 子,在50 ° C下真空干燥,然后用250 mL浓度为2 mol/L盐酸洗去模板离子,并用去离子 水洗至中性,再在50 ° C下真空干燥获得Si02/G0表面金属离子印迹聚合物(RAFT-IIP)。
[0026] 从附图1中可以看出,空白氧化石墨烯(G0,图I(a))为单层的二维平面结构;通过 二氧化硅复合后,其表面在一定程度上编的粗糙,且相同背景下颜色变得更深,硬度更大, 说明二氧化硅/氧化石墨烯复合材料的成功制备;通过活性可控聚合形成离子印迹聚合物 后,由于聚合物的交联反应以及离子印迹聚合物的形成,使得氧化石墨烯复合材料表面变 的粗糙,说明氧化石墨烯复合材料表面锶离子印迹聚合物的成功合成。另外,从图l(b,c) 中还可以看出,复合和聚合后,氧化石墨烯仍然呈现出单层二维平面结构,且聚合物分布均 匀,这与所加 RAFT链转移剂有关,说明氧化石墨烯复合材料表面离子印迹聚合物是活性可 控的。
[0027] (5)于一系列25 mL具塞比色管中分别加入一定量的不同金属离子(Co(II), Cu(II),Cd(II)和Zn(II))与目标离子(Ni (II))组成的标准混合工作溶液,以水定容至 刻度,分别加入0. 02 g吸附剂,研宄离子印迹聚合物和非印迹聚合物对各二元溶液的动态 竞争吸附,25 ° C下振荡15 min,静置一定时间后离心,移取上层清液,用ICP-AES测定 Ni(II)和其它竞争吸附离子的浓度,根据结果计算出吸附容量。
[0028] 结果显示本发明获得的氧化石墨烯复合材料表面印迹聚合物对Ni (II)表现出良 好的选择性,其中Ni(II)相对于竞争吸附离子Co(II),Cu(II),Cd(II)和Zn(II)的选择 性系数分别为4. 39, 7. 01,22. 58和5. 72。
[0029] 实施例2 (1)取5 mL 2 g/L氧化石墨稀水溶液与锥形瓶中,然后加入40 mL无水乙醇;并称取 0. 5 g聚乙稀R比略烧酮于上述混合溶液,室温下磁力搅拌60 min。然后,将2 mL浓氨水和 0.5 mL正硅酸四乙酯加入至上述混合溶液,超声反应60 min。最后,置于40 ° C水浴中反 应24 h。反应结束后,用去离子水洗涤至中性,50 ° C真空干燥,即可得二氧化硅/氧化石 墨稀复合材料(Si02/G0)。
[0030] (2)将步骤(1)中所得的100 mg Si02/G0加入到50 mL乙醇溶液中,超声使其分 散均匀。然后,将5 mL MPS加入到上述混合溶液中,并置于40 ° C水浴中,磁力搅拌12 h, 反应后将产物依次用乙醇、去离子水各洗涤5次,以洗脱未反应的MPS,在50 ° C下真空干 燥,制得乙稀基功能化的二氧化娃/氧化石墨稀复合材料,即Si02/G0-MPS。
[0031] (3)在装有滴液漏斗的三口烧瓶中,加入16 mL苯基溴化镁溶液,油浴预热至40 ° C,通氮气10 min,然后逐滴加入I mL干燥的二硫化碳,无氧条件下,维持油浴40 ° C反 应60 min。然后逐滴加入2 mL苄基溴,并升温至50 ° C,反应90 min。反应结束后,冷却 至室温,加入60 mL冰水,随后用80 mL石油醚萃取,收集有机相,即可得链转移剂(CTA)。
[0032] (4)将100 11^5102/60-]\0^,60 4 1^〇^,2臟〇1六水合硝酸镍(附(11)),8臟〇1 丙稀酰胺(AM),40 mmol乙二醇二甲基丙稀酸醋(EGDMA)和10 mg偶氮二异丁腈(AIBN)依次 加入至20 mL甲醇和水的混合液中;并将该混合溶液置于50 ° C油浴中,氮气保护下,反应 12 h。反应后甲醇和水的混合液洗涤5次,以脱除未反应的单体、引发剂以及未印迹的模板 离子,在50 ° C下真空干燥,然后用500 mL浓度为2 mol/L盐酸洗去模板离子,并用去离子 水洗至中性,再在50 ° C下真空干燥获得Si02/G0表面金属离子印迹聚合物(RAFT-IIP)。
[0033] (5)于一系列25 mL具塞比色管中分别加入一定量的不同金属离子(Co(II), Cu(II),Cd(II)和Zn(II))与目标离子(Ni (II))组成的标准混合工作溶液,以水定容至 刻度,分别加入0. 02 g吸附剂,研宄离子印迹聚合物和非印迹聚合物对各二元溶液的动态 竞争吸附,25 ° C下振荡15 min,静置一定时间后离心,移取上层清液,用ICP-AES测定 Ni(II)和其它竞争吸附离子的浓度,根据结果计算出吸附容量。
[0034] 结果显示本发明获得的氧化石墨烯复合材料表面印迹聚合物对Ni (II)表现出良 好的选择性,其中Ni(II)相对于竞争吸附离子Co(II),Cu(II),Cd(II)和Zn(II)的选择 性系数分别为4. 71,7. 55, 23. 18和6. 25。
[0035] 实施例3 (1)取5 mL 2 g/L氧化石墨稀水溶液与锥形瓶中,然后加入40 mL无水乙醇;并称取 I g聚乙稀卩比略烧酮于上述混合溶液,室温下磁力搅拌90 min。然后,将2 mL浓氨水和0.5 mL正硅酸四乙酯加入至上述混合溶液,超声反应90 min。最后,置于50 ° C水浴中反应 36 h。反应结束后,用去离子水洗涤至中性,50 ° C真空干燥,即可得二氧化硅/氧化石墨 烯复合材料(Si02/G0)。
[0036] (2)将步骤(1冲所得的200 mg Si02/
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