[发明专利]一种微波引发聚合的磁性温敏印迹材料的制备方法及其应用

说明书

本发明属于环境材料合成技术领域，具体涉及一种微波引发聚合的磁性温敏印迹材料的制备方法，及其选择性可控光催化降解环丙沙星的应用；具体步骤为：通过球磨‑煅烧法合成磁性碳材料并对其进行表面改性，同时合成Ag‑POPD并以其为功能单体，利用微波引发聚合的表面印迹技术，以N‑异丙基丙烯酰胺为温敏单体，制备了磁性温敏印迹材料。将磁性碳材料、温敏材料、有机半导体材料和表面印迹材料相结合，合成的磁性温敏印迹材料具有良好的磁分离特性，较高的光催化活性，能够从众多物质中选择性去除环丙沙星残留，并且还能够实现光催化降解过程的可控调节，具有广阔的前景和应用价值。

技术领域

本发明属于环境材料合成技术领域，具体涉及一种微波引发聚合的磁性温敏印迹材料的制备方法，及其选择性可控光催化降解环丙沙星的应用。

背景技术

光催化技术作为一种绿色氧化技术，被广泛应用于水污染治理领域。然而，随着社会的发展，一些特殊水环境中存在的特定污染物亟需实现专一性去除，此外，若能实现对光催化降解过程的可控调节，将对光催化技术在水污染治理领域的功能化应用具有重要意义。为此，一方面，我们将表面印迹技术和光催化技术相结合，利用表面印迹技术的专一吸附性和光催化技术的高效降解活性，来实现水环境中特定目标污染物的选择性高效去除。不仅如此，我们还将负载型有机半导体(如：银负载聚邻苯二胺(Ag-POPD))作为功能单体引入到表面印迹层中，以此来解决传统印迹光催化材料由于表面印迹层覆盖光催化活性位点导致其光催化活性降低的问题。另一方面，温敏材料可以通过外界环境温度的改变来改变其自身状态，如：N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)，其临界温度为32℃。当环境温度高于32℃时，疏水作用起主导作用，PNIPAM转变为收缩状态；当环境温度低于32℃时，亲水作用起主导作用，PNIPAM转变为膨胀状态。因此，将PNIPAM引入到表面印迹层中，可以通过改变环境温度来实现选择性光催化过程的可控调节。

此外，众所周知，合适的载体对复合材料具有提高分离回收效率、增加结合位点、增大比表面积等作用。因此，如果可以将废弃生物质材料进一步转化为载体材料不仅能够体现以废治废的意义，还能够降低生产成本，具有巨大的发展潜力。为此，我们以玉米芯和铁源为原料，通过球磨-煅烧法合成出具有良好磁分离特性、较大比表面积的磁性碳材料。

目前，将光催化技术应用于水污染治理的研究报道有很多，将表面印迹技术和光催化技术结合用于水污染治理的研究报道也有一些，将有机半导体作为功能单体引入到表面印迹层并以此来实现特定目标污染物的选择性光催化去除也有个别报道，此外，将温度敏感型材料应用到有机污染物的光催化去除也有部分报道，然而，将温度敏感型材料、光催化材料和表面印迹材料相结合的研究却并无报道；此外，利用球磨-煅烧法将废弃生物质转化为磁性碳材料材料，并将其应用于光催化治理废水领域的研究也并无报道。因此，制备出具有良好的磁分离特性，较高的光催化活性，能够从众多物质中选择性去除环丙沙星，并且还能够实现光催化过程可控调节的磁性温敏印迹材料具有广阔的前景和应用价值。

发明内容

本发明以球磨-煅烧法、表面印迹技术、微波引发聚合法等为合成手段，制备出一种具有良好磁分离特性、良好光催化活性、良好选择性和光催化过程可控调节的磁性温敏印迹材料。

本发明首先提供一种可控选择性去除特定目标物的磁性温敏印迹材料，所述的复合材料由磁性碳材料和表面温敏印迹层复合而成；所述的磁性碳材料由玉米芯和铁源转化而成；所述的表面温敏印迹层由Ag-POPD、PNIPAM和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯组合而成；磁性温敏印迹材料具有良好的磁分离特性和稳定性，其磁饱和强度为3.95emu/g；将0.1g该磁性温敏印迹材料用于100mL 10mg/L的环丙沙星溶液的光催化降解，在25℃氙灯照射下，90min的降解率达到了73.25％；此外，对不同污染物的降解数据显示：与磁性非印迹材料相比，该磁性温敏印迹材料对环丙沙星还具有良好的选择性光催化降解能力；不仅如此，在不同温度下，与磁性普通印迹材料相比，该磁性温敏印迹材料对同一污染物的降解率变化明显，表明该磁性温敏印迹材料可以通过调节环境温度来实现光催化过程的可控调节。