[发明专利]一种磁性介孔自由基可控聚合离子印迹吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种磁性介孔自由基可控聚合离子印迹吸附剂的制备方法，属环境功能材料制备技术领域。

背景技术

    核原料的开发利用推动了世界的发展，但环境中放射性元素的来源也随之增多，这对人类的生存有着极大的直接或间接的威胁。核裂变产物由可以产生α、β和γ辐射的30种元素、200多种核素组成，这其中绝大部分为金属元素（铯、锶、钼、铈、钍等）。其中，中低放射性铈有¹⁴¹Ce、¹⁴³Ce和¹⁴⁴Ce 3种同位素，在²³⁵U的300多种裂变产物中，它们的产额较高，约为6%，其中对环境可能产生危害的同位素是¹⁴¹Ce和¹⁴⁴Ce，尤以后者的生物学毒性较高。虽然生物对中低放射性铈的吸收率较低，但其半衰期长达几十年，进入人体后常累积在骨骼、肌肉中，不易在人体代谢过程中排出体外，严重危及人体健康。由于核素铈污染的土壤、水源中基体复杂且多种金属离子共存，故开发利用选择性好、吸附容量高、操作简单、再生性能优良的吸附剂，建立专属性核废物处理模型具有重要意义。

    分子印迹技术是制备对某一特定模板分子（离子、分子、复合物、生物大分子或微生物）具有专一识别性能（特异选择性能）的高分子聚合物合成技术，其核心在于制备分子印迹聚合物（MIPs）。MIPs内部分布有大量模板分子的印迹空穴，这些空穴与模板分子在空间结构、结合位点等方面高度地相匹配，使得分子印迹聚合物对模板分子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性。当以金属离子直接作为模板时，可具体称之为离子印迹聚合物（IIPs）。表面离子印迹技术是把具有识别位点的印迹层结合在基质表面的印迹方法，它提高了识别位点与模板离子的结合速度，增强了印迹聚合物的吸附效率。常用的基质材料有SiO₂、TiO₂硅钛基微/纳米材料等，然而硅基介孔材料SBA-15以其均一的孔径、大的比表面积、较大的孔容以及很好的表面修饰特性而被广泛用作表面印迹过程的基质材料。

为了实现吸附剂的快速分离，四氧化三铁（Fe₃O₄）纳米粒子由于具有较强的超顺磁性，已多被用于制备核壳结构的磁性表面印迹聚合物（MMIPs）。然而通过简单的掺杂实现四氧化三铁（Fe₃O₄）纳米粒子与介孔SBA-15的结合，再在磁性介孔材料表面印迹改性获得磁性Ce(                                                )印迹聚合吸附剂的研究尚未有报道。此外，由于传统IIPs的制备方法存在着副反应产物多及反应过程不易控制等问题，我们采用可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合用以制备具有可控结构的多功能分子印迹聚合物复合材料。RAFT聚合是活性/可控自由基聚合的一种，与其他活性/可控自由基聚合相比，它能够通过增长链自由基与高分子聚合物链之间的动态平衡过程，使增长链自由基发生可逆链转移形成“休眠”高分子链，当再引入新单体时原聚合物链能够继续增长。另外，RAFT聚合反应具有适用单体范围广、能够在传统自由基聚合下进行等优点。因此，RAFT聚合被广泛应用于特定结构和多功能高分子聚合物的合成，然而在磁功能化介孔材料表面接枝RAFT离子印迹聚合物的研究尚未有报道。

发明内容