[发明专利]聚丙烯胺-氧化钛杂化多孔微囊和制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯胺-氧化钛杂化多孔微囊和制备方法，属于多孔材料的制备技术。

背景技术

目前，杂化微囊可以通过硬模板法、软模板法和无模板法来制备。一般来讲，软模板法的制备过程需要有机溶剂参与，可能造成生物大分子活性的降低，而无模板法制备可控性较差，因此杂化微囊的制备仍多为硬模板法。利用硬模板法制备杂化微囊多通过静电作用、氢键等弱相互作用以及共价键、离子键等强相互作用来完成。依赖于弱相互作用的微囊通常需要通过多层组装的方法来提高其稳定性，因此制备过程周期较长，同时易影响生物分子活性；微囊的机械强度往往不高，因此其应用稳定性及使用寿命相对较短。此外，由于当前杂化微囊多依赖模板表面组装，所形成微囊囊壁比表面积较小、孔隙率较低，限制了其进一步应用，特别是限制了其应用于催化过程中底物产物的传递。因此，开发一种高强度、高比表面积、高孔隙率的杂化微囊及其制备方法具有重要价值和迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚丙烯胺-氧化钛杂化多孔微囊和制备方法。所述的聚丙烯胺-氧化钛微囊具有高孔隙率和较高的比表面积，机械强度高，其制备方法简便，条件温和，避免了有机溶剂和极端pH值的使用，微囊尺寸可控。

本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种聚丙烯胺-氧化钛杂化多孔微囊，其特征在于，微囊平均粒径为3~5微米，壁厚为500~700纳米，该微囊由下列组分及其质量百分含量组成：聚丙烯胺（50~55%），氧化钛（45~50%），其余为戊二醛辅助成分，各组分质量百分含量之和为100%。

上述的聚丙烯胺-氧化钛杂化多孔微囊的制备方法，其特征在于包括以下过程：

（1）        配制浓度为0.2～0.5M的氯化钙溶液，向其中加入聚丙烯胺（PAH），使其浓度为2～3mg/l；配制和氯化钙等摩尔浓度的碳酸钠溶液，分别过滤后各取等体积的氯化钙溶液和碳酸钠溶液，在1000～1200r/min的转速下将碳酸钠溶液迅速倒入氯化钙溶液中，反应15～25秒，静置3~5分钟，在转速为3000r/min下中离心分离，去除上清液，用去离子水洗涤，重复离心-水洗，至上清液不含聚丙烯胺，得到聚丙烯胺掺杂的多孔碳酸钙微球；

（2）        配制质量浓度为0.1~2.0 %的戊二醛溶液，调节其pH为6.5~7.0。按照质量比100:1将戊二醛溶液与步骤（1）制得的聚丙烯胺掺杂的多孔碳酸钙微球均匀混合，磁力搅拌10~120min，然后在转速为3000r/min的离心分离，去除上清液，用去离子水洗涤，重复离心-水洗，至上清液不含戊二醛，得到戊二醛交联聚丙烯胺掺杂的碳酸钙微球；

（3）        配制浓度为50~200mM的钛的前驱体（titanium (IV) bis(ammonium lactato) dihydroxide）溶液，用盐酸和氢氧化钠调节其pH为6.5~7.0，按照质量比100:1将钛前驱体溶液与步骤（2）制得的戊二醛交联聚丙烯胺掺杂的碳酸钙微球均匀混合，磁力搅拌30min，然后在转速为3000r/min的离心分离，去除上清液，用去离子水洗涤，重复离心-水洗，至上清液不含钛的前驱体，得到聚丙烯胺-氧化钛-碳酸钙杂化多孔微球；

（4）        配制0.05～0.15M的乙二胺四乙酸（EDTA）溶液，按照质量比100:1将乙二胺四乙酸溶液与步骤（3）中制得的杂化的多孔微球均匀混合，搅拌反应10~20min，3000rpm离心分离，去除上清液，用乙二胺四乙酸溶液重复洗涤分离，以彻底除去碳酸钙，以水洗涤，离心分离，至上清液不含乙二胺四乙酸，得到聚丙烯胺-氧化钛杂化多孔微囊。

本发明提出的制备方法的优点在于：微囊制备过程简便可控，条件温和，避免了有机溶剂和极端酸碱pH的反应条件，所得微囊颗粒尺寸为3~5微米，由于采用多孔球霰石碳酸钙为模板，所得微囊具有较大的孔隙率，可达0.3cm³/g，较大的比表面积，可达70m²/g，且微囊机械强度高，在高浓度（质量分数20%的聚苯乙烯磺酸钠溶液中微囊完整率100%）。 

附图说明

图1为实施例1制备的聚丙烯胺-氧化钛杂化多孔微囊扫描电镜（SEM）照片。

图2为实施例2制备的聚丙烯胺-氧化钛杂化多孔微囊扫描电镜（SEM）照片。

图3为实施例3制备的聚丙烯胺-氧化钛杂化多孔微囊扫描电镜（SEM）照片。

图4为实施例2制备的聚丙烯胺-氧化钛杂化多孔微囊透射电镜（TEM）照片。