[发明专利]一种氧化矿物捕收剂AFM测定探针及其制备和应用方法

说明书

本发明属于测力以及药剂制备技术，具体涉及一种氧化矿物捕收剂AFM测定探针，包括表面复合有Au层的探针，和修饰改性的氧化矿物捕收剂；氧化矿物捕收剂为具有式1结构式的化合物：Y‑A(式1)，其中，Y为疏水基团，为芳香基、烷烃基或烯烃基；所述的A为活性基团，为羧酸或羟肟酸；所述的修饰改性的氧化矿物捕收剂为在Y上修饰‑SH，且将A和M金属离子形成配位化合物；所述的修饰改性的氧化矿物捕收剂利用其中的‑SH锚定在探针的Au层上。本发明还公开了所述的测试探针的制备和应用方法。本发明填补了现有氧化矿物捕收剂和矿物之间的作用力无法直接测定的技术空白。本发明能够直观测定药剂和矿物的作用力，且测试方法准确。

技术领域

本发明涉及测力以及药剂制备技术，具体涉及用于原子力显微镜作用力测量及药剂制备方法

背景技术

无机材料对有机分子吸附已经广泛地应用于环境治理、矿物浮选等领域。碳纳米管、活性炭可以高效吸附水中邻氯苯甲酸、抗生素等有机污染物，是治理水中有机物污染的一种典型的吸附材料；浮选是细粒级有价矿物富集的重要手段，有机捕收剂在目的矿物表面选择性吸附，可以显著增大目的矿物表面疏水性，从而将目的矿物和脉石矿物分离开。在受到有机物污染的水中，不可避免的存在Pb²⁺、Cu²⁺等金属离子，相对于有机污染物，金属离子可以优先吸附在碳纳米管、活性炭等无机材料的表面，对后续的有机物的吸附有双重影响：液相中金属离子的水合层会遮蔽无机材料的疏水位点，阻碍有机污染物的吸附；但同时，金属离子的架桥作用，会促进材料对有机污染物的吸附。在矿物浮选中，金属离子作为常用的活化剂，通常人为地在捕收剂之前加入到矿浆中，促进有机捕收剂在目的矿物表面的吸附；而最近的研究发现，预先将金属离子与捕收剂混合制备出的金属离子有机配合物在矿物表面的吸附能力更强。

由于矿物/水相固液界面性质特殊、矿物表面与药剂分子反应复杂且原子级微观现象直接观测困难，当前溶液中药剂分子与矿物表面的作用强度缺乏直接的表征手段。传统的检测手段例如吸附量、动电位、红外光谱和X射线光电子能谱，只能通过吸附量的大小，矿物表面动电位、红外光谱特征峰和矿物表面金属离子光电子能谱结合能偏移的大小，间接推断有机分子在矿物表面的吸附强度，导致所有的传统方法都存在灵敏度差和准确性低的缺点。当前亟需寻找一种能还原有机分子在矿物表面吸附的真实环境、灵敏度高、纳米级的检测手段。

发明内容

为填补现有缺乏浮选药剂与矿物作用力直接测试方法的空白，本发明第一目的在于，提供了一种氧化矿物捕收剂AFM测定探针(本发明也称为待测探针)，旨在将待测氧化矿物捕收剂进行修饰，并锚定在探针上，从而实现AFM直接测定。

本发明第二目的在于，提供一种所述的待测探针的制备方法。

本发明第三目的在于，提供一种所述的待测探针的应用(也即是氧化矿物捕收剂与矿物之间作用力的测定方法)，旨在利用所述的待测探针，通过AFM，直接测定捕收剂和矿物之间的作用力。

一种氧化矿物捕收剂AFM测定探针，包括带有表面经过喷金(Au)处理的探针，和修饰改性的氧化矿物捕收剂；

氧化矿物捕收剂为具有式1结构式的化合物：

Y-A

式1

其中，Y为疏水基团，为芳香基、烷烃基或烯烃基；所述的A为活性基团，为羧酸或羟肟酸；

所述的修饰改性的氧化矿物捕收剂为在Y上修饰-SH，且将A和M金属离子形成配位化合物；

所述的修饰改性的氧化矿物捕收剂利用其中的-SH锚定在探针的Au层上。