[发明专利]一种离子液体功能化聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及其应用

说明书

本发明公开了一种离子液体功能化聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及其应用，包括：(1)以N,N‑二甲基甲酰胺为溶剂，配制质量浓度为0.1～0.2g/mL的聚丙烯腈溶液，进行静电纺丝制备聚丙烯腈纳米纤维膜。(2)采用摩尔比为1∶(10000～30000)∶(10000～30000)的聚丙烯腈纳米纤维膜、末端含有巯基的化合物和碳酸盐合成巯基功能化的聚丙烯腈纳米纤维膜；(3)将步骤(2)所制备的巯基功能化聚丙烯腈纳米纤维膜、末端含有烯烃的离子液体、引发剂按照摩尔比为1∶(10～20)：(0.5～2)经巯基‑烯“点击化学”反应制备离子液体修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜。所得离子液体功能化聚丙烯腈纳米纤维膜用作固相萃取吸附剂能高效地完成对复杂基质样品中目标物的分离与富集。

技术领域

本发明提供了一种新型离子液体功能化聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及其应用，属于新型分离材料合成和复杂样品前处理的技术领域。

背景技术

纳米纤维膜(Nanofibers membrane,NFsM)由直径为1μm以下的纳米纤维定向或非定向排列组成，纳米纤维膜不同于传统的颗粒状吸附剂，它是一种“整体膜”，不需要装填，从根本上避免了“沟流效应”对吸附效率和方法精密度的影响；同时，纳米纤维与其它物质的相互渗透力极强，目标物分子在纤维中扩散快，有效加快了传质速率，是一种吸附-解吸附效率“双高”的材料。另一方面，大的比表面积提供了数量巨大的吸附位点，使得数毫克量的纳米纤维就足以处理大体积的样品，洗脱溶剂的用量也相应可大为减少，采用几十微升的溶剂就可以将已吸附的分析物洗脱下来，从而实现较高的富集倍数，提高检测方法的灵敏度。然而，纳米纤维材料吸附机制比较单一，吸附选择性和吸附容量存在缺陷，在实际应用过程中表现出一定的局限性。因此，对纳米纤维膜进行功能化修饰十分必要。

离子液体(Ionic liquids,ILs)是一种由特定的有机阳离子和无机阴离子构成的在室温或近于室温下呈液体的物质。离子液体具有功能基团丰富、热稳定性和化学稳定性好与可设计性等优点。将离子液体对纳米纤维膜进行修饰制备得到离子液体功能化纳米纤维膜复合材料，预期将丰富纳米纤维的吸附机制(静电相互作用、疏水作用和氢键)，提高其吸附选择性和吸附容量。

点击化学(click chemistry)是由2001年诺贝尔化学奖获得者美国化学家Sharpless首次提出。该方法具备产量高、效率高、副反应少、反应条件温和、分离提纯简单、环境污染小等优点，在生物学、药物开发和材料科学等领域具有广泛的应用。将巯基-烯“点击化学”反应和纳米纤维膜表面修饰技术相结合可以制备一系列离子液体修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜，得到具有丰富吸附机制、特异吸附选择性和高吸附容量的功能化聚丙烯腈纳米纤维膜，从而进一步提高其吸附能力。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于克服现有的聚丙烯腈纳米纤维膜吸附机制单一，吸附选择性和吸附容量差等缺陷，提出一种基于“点击化学”反应制备离子液体功能化聚丙烯腈纳米纤维膜的方法，通过制备离子液体功能化纳米纤维膜，丰富聚丙烯腈纳米纤维膜的吸附机制(静电相互作用、疏水作用和氢键)，从而提高其吸附容量和吸附选择性。

技术方案：本发明的离子液体功能化聚丙烯腈纳米纤维膜的制备方法采用巯基-烯“点击化学”反应将离子液体接枝到聚丙烯腈纳米纤维膜的表面得到离子液体功能化聚丙烯腈纳米纤维膜。本发明提供的新型离子液体功能化聚丙烯腈纳米纤维膜的制备方法包括如下步骤：

步骤1.配制聚丙烯腈溶液进行静电纺丝得到聚丙烯腈纳米纤维膜；

步骤2.在步骤一制得的聚丙烯腈纳米纤维膜上修饰巯基得到巯基功能化的聚丙烯腈纳米纤维膜；

步骤3.通过巯基-烯烃“点击化学”反应在步骤二制得的巯基功能化聚丙烯腈纳米纤维膜上修饰离子液体得到离子液体功能化聚丙烯腈纳米纤维膜。

其中，

步骤1中，所述聚丙烯腈纳米纤维膜按如下步骤制备：