[发明专利]对重金属铅具有高选择性检测活性的微水凝胶的制备方法

说明书

本发明涉及环境敏感型的高分子材料领域，旨在提供一种对重金属铅具有高选择性检测活性的微水凝胶的制备方法。包括：取M1、M2溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，在70～130℃条件下进行季铵化反应；反应产物加入到含有M3、M4的水溶液中，在氮气保护下反应；然后向反应体系中加入引发剂，进行自由基共聚反应；共聚反应结束后，将所得产物透析一周，得到纯化的离子微水凝胶。M1为5,10,15,20‑4吡啶基卟啉，M2为多卤代烷烃化合物，M3为N‑烷基丙烯酰胺类单体，M4为含叔胺基团的双键化合物。本发明的微水凝胶可在室温下稳定放置半年以上，具备高选择性检测活性；原料易得、反应操作简单，不引入乳化剂，纯化过程方便，工艺简单可控，适用于工业化生产。

技术领域

本发明是关于环境敏感型的高分子材料领域，特别涉及一种对重金属离子铅具有高选择性检测活性的微水凝胶的制备方法。

背景技术

近年来工业发展迅速，随之而来的是环境污染问题越来越严重，包括空气污染、光污染、水污染等。其中，由于重金属离子不恰当使用及排放造成的水污染严重威胁着人类健康和生态环境，这种污染主要来源于电池、农业废水、有色金属冶炼工业、机动车排放等领域。研究发现，当人体内金属离子含量超过或累计到某一值之后，将会对新陈代谢、智力发展及其他生物体机能等造成不良影响。

在重金属离子检测、去除等领域，目前已有较多的专利报道。例如，中国专利CN107621493A公开了一种用于环境中铅污染物的检测传感器及其制备方法，利用钯铂双金属纳米粒子还原固定在Fe-MOFs纳米材料上，与发夹状DNA信号探针复合，之后再与还原性氧化石墨烯四乙烯五胺-金纳米粒子等材料自组装制备得到。改发明的优点在于特异性强。中国专利CN104788610A公开了一种能检测多种重金属离子的微水凝胶的制备方法，以N-烷基丙烯酰胺类环境刺激响应性单体和含叔胺基团的双键化合物为单体，利用多卤代烷烃化合物进行季铵化反应形成微水凝胶体系，再季铵化功能单体4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚得到能有效分辨铜、镍、锌、钴、铁、铅、锰、铝、铬、钡等多种金属离子的环境敏感型微水凝胶。但是在这些体系中，普遍存在原材料较为昂贵、制备及检测手段较为复杂或者检测选择性不明显等问题，不利于工业化生产和进一步的科学研究。

作为一种微纳米级凝胶材料，微水凝胶这种三维交联体系的聚合物胶体粒子合成方法简单，可在良溶剂中均匀稳定分散，并且可选择不同功能的主单体实现对外部环境刺激的响应机制，当外界环境发生变化时，会产生对温度、pH值、溶剂、光、电荷等特异性响应。利用这种特性，可将这种微水凝胶用于离子检测、药物控释、传感器等领域。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种对重金属铅具有高选择性检测活性的微水凝胶的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种对重金属铅具有高选择性检测活性的微水凝胶的制备方法，包括以下步骤：取M1、M2溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在70～130℃条件下进行季铵化反应12～72小时；将反应产物加入到含有M3、M4的水溶液中，温度控制在60～90℃，在氮气保护下反应20分钟；然后向反应体系中加入引发剂，进行自由基共聚反应6～24小时；共聚反应结束后，将所得产物透析一周，得到纯化的离子微水凝胶；

在M1、M2、M3、M4四种反应物的总质量中，各自所占质量百分比分别为：M1：1.05～8.27％，M2：2.84～26.85％，M3：59.88～94.66％，M4：0.47～16.84％；引发剂的质量为所述四种反应物总质量的2.41～12.73％；

所述M1为5,10,15,20-4吡啶基卟啉，其化学结构式为：

所述M2为多卤代烷烃化合物，其化学结构式为：

其中，R₁为碳原子数为3～8的直链烷基，Y为氯或溴；