[发明专利]一种磁性介孔复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磁性介孔复合材料及其制备方法和应用。该磁性介孔复合材料颗粒包括至少1个无孔或微孔的磁性微粒及贯穿所述复合材料颗粒的介孔高分子骨架，所述的高分子骨架为具备至少两种特性微结构域的介孔高分子层，其结合了多微结构域萃取材料以及磁性材料的优点，利用分子排阻、范德华力、偶极作用、离子交换等多重作用，可以达到对目标分子更好的选择性分离。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种磁性介孔复合材料及其制备方法和应用，特别是在吸附分离(如固相萃取)领域的应用。

背景技术

固相萃取作为一种传统的萃取技术，具有分离效率高、回收率高和预处理过程简单的优点，应用十分广泛。固相萃取可以分为萃取柱萃取和固定相分散萃取。萃取柱萃取是将固体吸附材料填充在萃取柱中，形成固定相，固定相上下各有一块过滤板，待分析的样品溶液流过固定相，选择性提取或吸附被检测成分或干扰物质，以达到分离和净化的目的。萃取柱萃取的缺点是由于填充和压实松紧度的差异，或者样品溶液粘度的差异，或者加压/真空的差异，导致样品溶液流速产生较大差异，影响固定相对样品溶液中关键成分的动态吸附，导致最终检测结果有很大误差。此外，由于粒径较小时，液体流过时的阻力会很大，所以固相萃取柱中填料的粒径通常较大(通常在50微米以上)；然而当粒径较大时，样品传质速度会很慢，因此样品过柱速度不能很快，否则不能达到有效的吸附。

上世纪九十年代，Waters发明了混合型介孔高分子聚合物材料并非常有效的用于生物体液和生物萃取液中有机目标分子的提取和净化，其特点是综合利用了体积排阻、范德华力作用、极性偶极、离子交换等多重作用，以达到优良的提取和净化作用。但由于传统固相萃取柱方式的限制，仍然无法克服由于流速差异造成的误差以及柱子堵塞的风险；并且当粒径小于30微米时，会造成流速过慢，因此只能使用较大粒径的材料；而较大粒径又反过来导致传质时间较长，吸附和脱附都很慢，同时造成目标物在脱附时需要较多溶剂，并且会造成与干扰物前后的交叉。

另外也有文献报道，采用具有特异性提取吸附的磁珠，将被测目标物质从液体中提取出来并得到进一步净化。专利申请CN201910391025.1公开了一种磁性有序介孔碳基或高分子基核壳结构复合微球，其以磁性纳米颗粒为种子，通过溶胶-凝胶法在磁性纳米颗粒表面包覆致密二氧化硅保护层；采用界面共组装技术，使用大分子量嵌段共聚物作为模板剂，在二氧化硅表面沉积有序介观结构的大分子表面活性剂/高分子层复合材料；最后，通过在氮气中煅烧碳化得到表面强疏水性的磁性介孔碳基复合微球，或通过溶剂萃取法脱除大分子表面模板剂，获得表面功能化的磁性介孔聚合物基复合微球。上述复合微球粒径为纳米级的，粒径较小，制备过程较为复杂，吸附分离效果并不理想。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种磁性介孔复合材料及其制备方法和应用。

具体地，上述磁性介孔复合材料包括至少1个磁性介孔复合材料颗粒，所述的复合材料颗粒包括至少1个无孔或微孔的磁性微粒及贯穿所述复合材料颗粒的介孔高分子骨架，所述的高分子骨架为具备至少两种特性微结构域的介孔高分子层，以实现利用多重分离机制提取净化的目的；所述的微结构选自具有亲油、亲水和/或离子交换特性的微结构域；所述高分子骨架平均孔径为4-20nm，孔体积不低于0.5ml/g，(BET)比表面200-1000m²/g，所有数据是采用气体吸附解析法测试的，比表面是BET数据，孔径和孔体积是BJH方法的数据；所述磁性微粒表面包覆有惰性轻质材料，以保证磁核表面不会干扰样品中被提取物质的吸附/解析或造成被提取目标物的分解/变化，同时便于磁性微粒在复合材料颗粒中的均匀分散。

具体地，上述磁性介孔复合材料颗粒为球形颗粒。

具体地，上述高分子骨架为至少具备亲油亲水两种特性微结构域的介孔的高分子层。

具体地，上述高分子层具有贯穿整个粒子的窄分布介孔结构，优选的，所述的高分子层具有不高于1.3的介孔分布系数，以获得较好的体积排阻效果。