[发明专利]基于双胺肟纤维素/海藻酸钠的磁性气凝胶及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种基于双胺肟纤维素/海藻酸钠的磁性气凝胶及其制备和应用。其中，按组分的重量份数比：双胺肟纤维素0.5‑5份、纳米Fe₃O₄ 0.2‑2份、海藻酸钠3‑9份。制备步骤如下：首先，通过化学改性，获得高活性的双胺肟纤维素；然后以双胺肟纤维素为模板，原位负载分散均匀、附着牢固的纳米Fe₃O₄；再以其为凝胶框架，海藻酸钠做凝胶网络组建单元，经共混自组装、交联固化、冷冻干燥制得基于双胺肟纤维素/海藻酸钠的磁性气凝胶材料。所得气凝胶的微观形貌可调、组织结构规整、机械强度高、孔隙率大，可用于废水中污染物的富集分离、协同吸附降解，以及生物医药中靶向磁疗和靶向给药等。

技术领域

本发明涉及一种基于双胺肟纤维素/海藻酸钠的磁性气凝胶材料及其制备和应用，属于功能复合材料科学领域。

背景技术

气凝胶，又名干凝胶，是由相互贯通或封闭的孔洞构成的网络结构状单元，具备孔道结构有序、物质传输性高、比表面积大、质量轻等优点。正因其显著的物理机械性能而备受关注，被广泛应用于药物输送、污水处理、化工石油催化、降噪吸声和组织工程等领域。然而，单一组分气凝胶材料存在许多缺陷，比如机械性能较差、脆性大、相互连接弱、性能比较单调等，阻碍了一些高要求和特殊场合的应用。多组分组装气凝胶，能够将各组分在介观尺度上重建孔洞结构可调的多功能气凝胶材料，所得气凝胶不仅结合了各组分自身的优势，还将产生意想不到的协同增效作用。

据调查，多组分组装气凝胶并不多见，且目前并未见有关于双胺肟纤维素、纳米Fe₃O₄和海藻酸钠复合磁性气凝胶的报道。因此，本发明预解决的关键技术问题在于如何将三种组分有效结合制备形貌可调、结构可控、性能优越的多功能气凝胶，并使其能够应用于工业废水中污染物的富集分离、吸附净化和协同吸附降解，以及生物医药中靶向磁疗、靶向给药、医用敷料、组织工程等。

发明内容

本发明提出的是一种基于双胺肟纤维素/海藻酸钠的磁性气凝胶材料及其制备和应用，本发明的目的旨在提供一种形貌可调、微观结构可控、性能优越的磁性复合气凝胶的制备方法。

为实现上述技术目的，本发明所提供的技术方案为：

一种基于双胺肟纤维素/海藻酸钠的磁性气凝胶，包含以下组分，且各组分按照重量份数计为：双胺肟纤维素0.5-5份、纳米Fe₃O₄ 0.2-2份、海藻酸钠3-9份。

本发明还提供一种上述基于双胺肟纤维素/海藻酸钠的磁性气凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1将双胺肟纤维素按浴比1:10～1:1000加入到0.001～0.2mol/L的三价铁盐水溶液中，置于超声波细胞粉碎机，功率设置为500～1200W，处理时间为15～120min,室温下磁力搅拌30-120min；产物经过滤、水洗，重新分散于去离子水中，按体积计，去离子水为三价铁盐水溶液的0.1～10倍；通入氮气，加入0.001～0.2mol/L的二价铁盐溶液，并使反应体系保持50～90℃；待混合均匀后，加入氨水溶液调节反应体系的pH值为8.5-10，保持反应0.5～12h，对产物过滤、水洗、烘干，得到双胺肟纤维素基纳米Fe₃O₄；

S2将双胺肟纤维素基纳米Fe₃O₄与0.5～5wt％的海藻酸钠溶胶按浴比1:250～1:25复合复合，形成三元共混溶胶；

S3将碳酸钙均匀分散液加入上述三元共混溶胶中，待搅拌均匀后，加入葡萄糖酸内脂溶液，再次分散均匀；立即将上述共混溶胶注入模具，静置脱泡、交联30～360min；经冷冻干燥，制得基于双胺肟纤维素/海藻酸钠的磁性气凝胶。

进一步，双胺肟纤维素的制备方法包括如下步骤：