[发明专利]磁性纳米吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机和分析化学领域，具体而言，涉及一种磁性纳米吸附剂及其制备方法。

背景技术

纳米材料，是指其结构单元的尺寸介于1～100nm之间的材料。纳米材料所表现的物理化学特性往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等。磁性纳米材料不但具有传统磁性材料所具有的理化性质，同时拥有纳米材料所特有的表面效应与小尺寸效应，因而在许多领域都具有广阔的应用前景。磁性纳米材料主要包括铁、锰、钴等金属氧化物及其复合物。纳米Fe₃O₄由于其制备简单、稳定性高、较强的超顺磁性、生物相容性和表面易于修饰等特点，成为目前应用最广泛的磁性纳米材料之一。作为纳米材料科学领域一个明星，纳米磁性材料成为信息、生物、化学、材料等领域的一个研究热点。

磁性纳米材料具有粒径小、比表面积大、吸附能力强，同时具有超顺磁性和易于表面修饰等特性，在环境领域（包括污染物去除和分析）得到了广泛的研究。将磁性纳米吸附剂作为固相萃取吸附剂用来分离富集环境污染物是磁性纳米材料在环境领域的一项重要应用。这种基于磁性纳米吸附剂的新型固相萃取方法具有以下突出优势：a）磁性纳米吸附剂可以通过外加磁场便捷地实现分离，解决了传统固相萃取存在操作繁琐的问题，大大提高了大体积环境水样的分析速度；b）纳米材料比表面积大的特点显著提高了目标污染物的萃取容量，使萃取剂用量得以大大降低；c）磁性纳米吸附剂具有制备成本相对低廉和可回收重复使用的特点，有利于其在环境领域的推广应用。

为了提高磁性纳米微球对目标污染物的吸附效果，需要对磁性纳米微球进行高分子包覆和修饰，其中分子印迹技术是目前常用的方法之一。分子印迹技术是指以某一特定目标分子为模板，制备对该分子具有特异选择性聚合物的过程。分子印迹聚合物（MIP）对目标化合物具有特异识别性能，能够很好地将其从复杂体系中分离出来；同时MIP具有很强的富集能力，能够将目标化合物从低浓度的体系中吸附出来。经过分子印迹技术处理的磁性纳米材料对目标污染物具有较高的特异识别性能，有效克服了环境水样基质复杂和目标物的问题，大大提高了对目标污染物的吸附效果。

采用分子印迹技术对磁性纳米微球进行修饰后，虽然增加了对目标污染物的吸附效果，但是修饰后的磁性纳米微球在水中的分散性（亲水性）较差，而作为一种吸附剂，磁性纳米吸附剂的亲水性对其实用性而言是非常关键的，如果亲水性不好，磁性纳米吸附剂对目标污染物的吸附效果便会大打折扣，甚至无法实现。因此，目前迫切需要出现一种亲水性和吸附效果较好的磁性纳米吸附剂。

发明内容

本发明旨在提供一种磁性纳米吸附剂及其制备方法，该磁性纳米吸附剂在水中具有良好的分散性以及对目标污染物的吸附性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种磁性纳米吸附剂，包括：Fe₃O₄高分子复合微球；SiO₂层，包覆在Fe₃O₄高分子复合微球的表面上；以及亲水性功能单体，通过交联剂嫁接在SiO₂层的表面。

进一步地，交联剂选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、3,5-二丙烯酰胺基苯甲酸、二乙烯基苯、Ｌ-2二丙烯酰胺基苯丙醇丙烯酸酯的一种或多种，亲水性功能单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酸和对苯乙烯基磺酸钠中的一种或多种。

根据本发明的另一方面，提供了一种磁性纳米吸附剂的制备方法，包括以下步骤：S1、制备Fe₃O₄高分子复合微球；S2、在Fe₃O₄高分子复合微球的表面包覆SiO₂；以及S3、在Fe₃O₄高分子复合微球的表面包覆的SiO₂层上嫁接亲水性功能单体，得到磁性纳米吸附剂。