[发明专利]一种反蛋白石结构铀酰离子印迹复合膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种反蛋白石结构铀酰离子印迹复合膜的制备方法，该方法以表面改性玻璃纤维素微孔滤膜为基膜，并将其夹附于两片蛋白石结构SiO₂胶体晶体薄膜中间，以铀酰模板离子、功能单体、交联剂等构成的预聚体填充其空隙，紫外固化后，刻蚀除去SiO₂微球，得到正反面均具有反蛋白石结构的铀酰离子印迹复合膜。本发明将反蛋白石结构和离子印迹膜技术结合，利用其微观长程有序的多孔结构增加了复合膜的比表面积，增大了对目标离子的吸附率和溶液透过速率。

技术领域

本发明涉及离子印迹技术领域，具体涉及一种反蛋白石结构铀酰离子印迹复合膜的制备方法。

背景技术

离子印迹材料是以某一目标离子为模板离子，选择与该离子有较强相互作用的功能单体，并在合适的交联剂和合成方法下直接进行聚合，最后去除模板离子得到一种具有特定基团排列、特定空穴尺寸与形状的功能性聚合物。离子印迹聚合物内的空穴对目标离子具有独特的选择性，能实现单一离子的高纯度分离，且该类聚合物稳定性高、使用寿命长，在水处理、稀有元素富集等方面有良好的应用前景。专利CN 106046391B公开了一种以8-羟基喹啉接枝明胶多肽作为功能单体，采用物理成膜-二次溶胀-化学交联三步法制备的离子印迹聚合物膜材料，对铅离子表现出快速的吸附动力学，高吸附容量和选择性识别性能。Zhang等通过在聚丙烯无纺布表面极性聚合改性制备了一种铀酰离子印迹材料，可实现了海水中铀酰离子的高效萃取。

反蛋白石属于人为设计的一种周期性介质材料，一般以SiO₂，PS，PMMA等微球的蛋白石为模板，对其空隙进行填充并通过锻烧、化学腐蚀、溶剂溶解等方法除去初始的微球模板，原有模板的去除可实现规则排列的球形孔道，并大幅度提高材料的比表面积。将离子印迹材料设计成为反蛋白石结构，不仅能够缓解离子印迹功能基团的包埋现象达到提高离子吸附解离速率的目的，还能实现吸附目标离子容量的精确可控。反蛋白石结构高分子材料应用小分子印迹已有少量研究，但是反蛋白石结构铀酰离子印迹材料及其相关的制备方法目前尚无报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种反蛋白石结构铀酰离子印迹复合膜的制备方法，本发明将反蛋白石结构和离子印迹膜技术结合，利用其微观长程有序的多孔结构增加了复合膜的比表面积，增大了对目标离子的吸附率和溶液透过速率，通过该方法制备的铀酰离子印迹复合膜比表面积大、吸附解离速率快且吸附量可控。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种反蛋白石结构铀酰离子印迹复合膜的制备方法，包括以下步骤：

S01，将玻璃纤维素微孔滤膜浸入含质量分数5％～7％表面改性剂的乙醇溶液中，在温度70～80℃反应6～8h后，取出自然晾干，得到改性基膜；

S02，将单分散SiO₂微球超声分散于乙醇中，在玻璃基片上垂直自组装，制备蛋白石结构SiO₂胶体晶体薄膜；

S03，按质量比1:(6～8):(0.3～1.2):(0.3～0.8)称取铀酰模板盐、功能单体、交联剂和光引发剂，在氮气保护下，暗处搅拌混合6-8h，得预聚体；

S04，将S01所得改性基膜牢固夹于两片S02中所得蛋白石结构SiO₂胶体晶体薄膜中间，得到三明治状叠层，再将该三明治状叠层垂直插入含有S03中所得预聚体的密闭容器中，重复抽气及鼓入氮气8～10次，取出三明治状叠层，置于365nm紫外光下照射15～20min，再先后浸入体积分数8％～12％的HF水溶液和5％～10％的稀盐酸溶液中，剥离玻璃基片后，用去离子水冲洗，真空干燥，得到反蛋白石结构铀酰离子印迹复合膜。

步骤S01所述的表面改性剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种。

步骤S02所述的SiO₂微球直径为200～520nm。