[发明专利]半胱氨酸功能化的磁性中空铁酸锰纳米复合吸附剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种半胱氨酸功能化的磁性中空铁酸锰纳米复合吸附剂的制备方法，它包括MnFe₂O₄磁性颗粒的制备、磁性中空MnFe₂O₄纳米颗粒的制备及磁性中空MnFe₂O₄纳米颗粒表面半胱氨酸功能化处理等步骤，以粒径为150~250 nm的MnFe₂O₄为基体，用混酸为蚀刻剂制得中空复合材料，材料的孔径达到10~45 nm，比表面积达到26.67~92.08 m²/g，饱和磁化强度达到32.4~41.18 emu/g，与此同时，在中空结构的内外表面同步功能化了半胱氨酸，提升了材料对铅、铬等重金属离子的吸附效果，吸收率可达79~81.5%。本发明所述的制备方法是在传统水热法的基础上进行的衍生，其过程简单，产率高，避免了传统制备介孔材料时需另外加入造孔剂模板的程序，简化了工艺步骤，节约了资源，降低了成本。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种半胱氨酸功能化的磁性中空MnFe₂O₄纳米复合吸附剂H-MnFe₂O₄-Cys的制备方法。

背景技术

重金属在水体中的含量超标后会对水生生物和人类健康产生极大的危害，铅和铬是常用的重金属，即使在低浓度下人体和生物体也极易中毒，水中铅和铬去除的常用方法包括电化学技术，反渗透，膜过滤，离子交换和吸附等。吸附是一种简单、经济且有效的去除水性污染物的方法，常用吸附剂包括活性炭，粘土矿物和壳聚糖-天然沸石等，然而，此类非磁性材料在吸附污染物后的分离过程比较困难，往往需要繁琐漫长的处理过程。

高比表面积、超顺磁性、亲水的磁性纳米复合物是一种有效的磁分离材料，可以有效的提升过滤的效率。例如，有研究者制备了壳聚糖功能化的Fe₃O₄磁性纳米颗粒，该材料可以在较低的磁场梯度下，通过单分散Fe₃O₄纳米晶体从水中除去砷。研究证明，单分散的聚多巴胺功能化的磁性Fe₃O₄纳米颗粒，可以高效地从废水中去除二价铅和二价铜。用水热法合成超顺磁性、高度水分散和单分散的200 nm~340 nm 磁性微球吸附剂，或使用带正电荷的聚苯乙烯（PS）球体作为模板制造超顺磁性和导电性Fe₃O₄ /聚苯胺（PANI）微球，都能够有效吸附和去除水溶液中的二价铅等重金属离子。

磁性纳米颗粒作为优异的吸附材料已被众多研究证实，但这些磁性纳米颗粒通常有以下缺点：1、目前大多磁性材料为实心球，其比表面积较空心结构低；2、合成过程步骤繁琐，成本高且容易造成环境污染；3、类型比较单一，磁性能较弱。

发明内容

本发明的目的是针对现有中空结构的纳米材料合成方法中的不足和吸附效率低等问题，提供的一种半胱氨酸功能化的磁性中空MnFe₂O₄纳米复合吸附剂H-MnFe₂O₄-Cys的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种半胱氨酸功能化的磁性中空铁酸锰纳米复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、MnFe₂O₄磁性颗粒的制备