[发明专利]光敏型磁性纳米粒子的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种光敏型磁性纳米粒子的制备方法及其应用。将表面含有可聚合双键基团的SiO₂包覆的Fe₃O₄纳米粒子分散在溶剂中，温度调节至40‑80℃，在惰性气体的保护下加入光敏感单体、亲水性单体和引发剂，反应2‑24h后得到表面浸润性可控的光敏型磁性纳米粒子。本发明制备过程简单，只需要通过可见光与紫外光的切换照射，就可以实现磁性粒子浸润性在两亲性与亲水性之间转换，从而控制磁性粒子在乳化油滴表面的吸附与脱附，进而使磁性粒子表现出优异的乳化油水分离性能以及便捷环保的循环使用性能。

技术领域

本发明涉及一种光敏型磁性纳米粒子的制备方法及其应用。

背景技术

随着石油工业、机械加工、制药、化妆品、食品与餐饮等行业的不断发展，以及油类物质泄漏事件的频繁发生，形成了大量的“水包油”类乳化体系，严重危害环境与人类健康。这些乳化油滴尺寸小(<20μm)、稳定性强，难以通过重力、离心、气浮、吸附等常规方式实现油水高效分离。磁性纳米粒子制备简单，分离工艺简单灵活，在乳化油水分离领域中展现出了广阔的应用前景。

目前，适用于乳化油水分离的Fe₃O₄磁性纳米粒子一般具有表面活性，主要包括两类：

(1)表面活性固定的磁性粒子：采用疏水或具有表面活性的物质对Fe₃O₄纳米粒子进行表面修饰(包裹)，使磁性粒子具有表面活性。该类磁性粒子投加到乳化油体系中后可顺利聚集到乳化油滴表面，从而在外界磁场作用下迅速分离乳化油滴(Reddy P M,etal.Applied Surface Science,2016,368,27-35；Liang J L,et al.Energy&Fuels,2014,28,6172-6178；Lead J R,et al.Environmental Science&Technology,2015,49,11729-11736；Li Y M,et al.Environmental Science&Technology,2016,50,8809-8816；CN103553181A；CN104370333A)。该类磁性纳米粒子油水分离效果优异，但在回收利用时需要用有机溶剂多次洗涤才能去除磁性粒子上的油污，因此在循环利用过程中容易造成二次污染。

(2)表面活性可基于温度或pH响应调控的磁性粒子：例如，将聚N-异丙基丙烯酰胺、聚甲基丙烯二甲胺基乙酯等通过接枝共聚锚定到Fe₃O₄纳米粒子表面，使磁性粒子的表面活性可通过温度或pH进行调控。该类磁性粒子在一定温度或pH条件下，可表现出优异的表面活性，从而可顺利吸附到乳化油滴表面，并在磁场作用下实现油水分离；随后，通过改变温度或pH又可促使磁性粒子失去表面活性，从而促使磁性粒子从乳化油滴表面脱附，最终实现磁性粒子的再生(Chen Y,et al.ACS Applied Materials&Interfaces,2014,6,13334-13338；Wang X F,et al.Polymer,2015,72,361-367)。因此，该类粒子在循环利用过程中不需要有机溶剂洗涤，减少了二次污染。但在实际使用中，改变体系温度能耗较大；而改变体系pH值易对设备造成一定腐蚀，且会产生盐积累效应。

发明内容

为了解决上述技术问题，克服现有技术中的不足，提供了一种使表面浸润性可通过可见光与紫外光响应调控的光敏型磁性纳米粒子的制备方法，并且也提供了该光敏型磁性纳米粒子在乳化油水分离领域中的应用方法。

一种光敏型磁性纳米粒子的制备方法：将表面含有可聚合双键基团的Fe₃O₄@SiO₂粒子分散在溶剂中，温度调节至40-80℃，在惰性气体的保护下加入光敏感单体、亲水性单体和引发剂，反应2-24h后得到表面浸润性可控的光敏型磁性纳米粒子。