一种在聚丙烯表面固定层状双氢氧化物的方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在聚丙烯表面固定层状双氢氧化物的方法及其应用，应用于实验室中少量待处理溶液样品的污染物去除。
【背景技术】
[0002]层状双氢氧化物是一种天然存在或人工合成的由两种或两种以上金属阳离子构成带正电的主层板，层板间具有可供交换的阴离子结构的层状结构化合物。其结构通式为[M2+! XM3+X(OH)2]x+(An)x7n.mH20，其中M2+和M3+分别代表二价和三价的金属阳离子，A n代表层间阴离子。由于其具有层间阴离子的可交换性、层板阳离子的可变化性、记忆效应及表面积较大等特殊性质，在吸附、催化、电化学以及医药等领域具有广阔的应用前景。同时由于其层板带有大量正电荷，可以用于溶液中阴离子化合物的吸附去除([l]Chen C, GunawanP, Xu R.Journal of Materials Chemistry, 2011, 21 (4):1218-1225)0
[0003]为了拓展层状双氢氧化物在修饰电极，催化薄膜，化学检测器以及吸附材料领域的应用，将层状双氢氧化物制成薄层并固定在适当的基底表面具有重要的实际意义。目前主要的层状双氢氧化物薄层固定化方法主要有溶剂热法、胶体沉积法、静电吸附法以及原位生长法等，但这些方法存在着制备得到的薄层不均匀、连续性差或者制备方法复杂的缺点，不适用于层状双氢氧化物在化学惰性较强且表面光滑的聚丙烯塑料离心管表面的固定化修饰，无法实现对水中污染物的吸附去除。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种普遍适用的、稳定的、环境友好的便携式聚丙烯样品净化装置及其制备方法。
[0005]本发明为解决上述问题提供的技术方案为:
[0006]—种在聚丙烯表面固定层状双氢氧化物的方法，包括以下步骤:
[0007](I)首先配制多巴胺碱性溶液，将其在空气中氧化至棕色，得到预氧化的多巴胺碱性溶液；
[0008](2)将步骤⑴所得的预氧化的多巴胺碱性溶液加入聚丙烯离心管中，30-50°C水浴反应6_8h，然后依次用纯水和甲醇洗涤，烘干，得到内壁修饰有聚多巴胺层的聚丙烯离心管;
[0009](3)将二价金属离子、三价金属离子和CO(NH2)2—同溶于水中，混合均匀后加入内壁修饰有聚多巴胺层的聚丙烯离心管中，将聚丙烯离心管密封，90-98°C水浴加热18?24h后取出，解封，洗涤，干燥，得到内壁依次修饰有聚多巴胺层和双氢氧化物层的离心管；所述的二价金属离子和三价金属离子的氢氧化物不溶于水和碱溶液。
[0010]所述的二价金属离子、三价金属离子和CO(NH2)2的摩尔比为2:1:7。
[0011]所述的二价金属离子为Ni'所述的三价金属离子为Al 3+。
[0012]进行步骤(3)前重复步骤(2) —次。
[0013]所述的多巴胺碱性溶液的制备方法包括以下步骤:将多巴胺溶于1mM的Tris-HCl缓冲液中，调节pH至8.5?9，其中，多巴胺的浓度为I?2mg/mL。
[0014]本发明还提供一种由上述聚丙烯样品净化装置的制备方法制备得到的聚丙烯样品净化装置，尤其是一种在聚丙烯离心管内壁依次键合有聚多巴胺层和N1-Al双氢氧化物层的聚丙烯样品净化装置。
[0015]本发明还提供上述聚丙烯样品净化装置在样品前处理领域中的应用。
[0016]本发明的操作步骤示意图如图1所示。本发明基于生物仿生的聚多巴胺修饰技术。多巴胺可在弱碱性的条件下发生聚合([2]Lee, H.；Dellatore, S.M.；Miller, ff.Μ.；Messersmith, P.B.Science 2007, 318, 426-430)，在聚丙稀塑料离心管表面形成一层稳定的具有邻苯二酚和氨基的结构，该涂层可用于进一步的修饰。邻苯二酚结构可以与层状双氢氧化物中的二价和三价金属离子进行特异性的结合反应，将层状双氢氧化物固定在聚多巴胺层的表面形成层状结构。本发明采用海蚌仿生的聚多巴胺修饰方法，先将聚丙烯塑料离心管内表面进行聚多巴胺修饰，再利用聚多巴胺涂层的邻苯二酚功能基团与层状双氢氧化物反应，实现了层状双氢氧化物薄层在聚丙烯塑料离心管表面的固定。层状双氢氧化物修饰的聚丙烯离心管进一步用于溶液中阴离子化合物的有效去除，适用于实验室样品前处理。
[0017]本发明聚丙烯样品净化装置的制备方法，具有如下优点和有益效果:
[0018](I)利用生物仿生的聚多巴胺修饰方法，成功实现了层状双氢氧化物在惰性材料聚丙烯塑料离心管内表面的固定，制得的层状双氢氧化物薄层结构致密稳定。
[0019](2)本发明制备的层状双氢氧化物固定后的聚丙烯离心管，可用于实验室中溶液样品中阴离子化合物杂质的直接离心去除，是一种简单方便的样品前处理手段。
【附图说明】
[0020]图1为聚丙烯样品净化装置的制备过程示意图。
[0021]图2为实施例1制备的聚丙烯样品净化装置修饰后的颜色变化图，图2(a)、图2(b)、图2(c)分别为修饰前、聚多巴胺修饰后和层状双氢氧化物修饰后的聚丙烯样品净化
目.ο
[0022]图3为实施例1制备的聚丙烯样品净化装置内壁的扫描电子显微镜图。
[0023]图4为实施例1制备的聚丙烯样品净化装置对水溶液中的阴离子化合物的去除效果液相色谱图，吸附前溶液为I μ g/mL，上样溶液1.2mL，5000r/min条件下离心20min进行吸附去除。图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(d)分别为罗丹明B、刚果红、酮洛芬和溴酚蓝四种水溶液中杂质的液相色谱图，A、B曲线分别代表吸附前和吸附后。
【具体实施方式】
[0024]以下实施例以实验室最常用的表面化学惰性很强，较难对其进行修饰的聚丙烯离心管为例，对本发明进行详细的描述，但并不以此限定本发明的保护范围。
[0025]实施例1
[0026](I)称取多巴胺20mg，溶于1mM(1mL)的Tris-HCl缓冲液中，调节pH至8.5，震荡溶液，至溶液呈淡棕色，得到预氧化的多巴胺碱性溶液。
[0027](2)将1.0mL预氧化的多巴胺碱性溶液加入1.5mL规格的聚丙烯离心