[发明专利]一种金属离子配位双功能单体分子印迹聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种金属离子配位双功能单体分子印迹聚合物及其制备方法及作为固相萃取剂的应用，属于吸附材料制备工艺领域。以双功能单体为分子印迹聚合物提供特异性吸附位点，引入金属离子Co²⁺，与双功能单体和模板形成键能更强的双功能单体‑金属离子‑模板的配合物，经过聚合，洗脱和干燥得到金属配位双功能单体分子印迹聚合物。相对于无金属离子介导的分子印迹聚合物，对具有分子内氢键的有机污染物的吸附容量(Q=51.13 mg/g)和选择性(IF=3.66)有所增加。因此该种材料可用于特异性萃取水溶液中的有机污染物。

技术领域

本发明属于吸附材料制备工艺领域，具体涉及一种金属离子配位双功能单体分子印迹聚合物及其制备方法及作为固相萃取剂的应用。

背景技术

由于工业的快速发展，人们的生活节奏也越来越快，导致各种类型的污染物被直接排放到地表水，甚至是地下水，这对整个生态环境造成了严重的影响。吸附法作为一种污水处理法，由于其具有成本低、效率高、操作简单、耗时短等优点，已经得到了大规模的运用。在水体环境中，对人体危害最严重的就是有机污染物，人体只需摄入少量，便会对肝脏、生殖系统或脑部等人体重要器官造成不会恢复的伤害，如酚类污染物。因此开发一种具有较高吸附特性，同时可以特异性识别污染物的新型萃取材料以去除水溶液中的酚类污染物是必不可少的。

分子印迹聚合物具有吸附容量高，特异性好和合成方法简单等特点，已经被报道作为潜在的吸附剂去除或检测水中的酚类污染物[Journal of Materials Science,2020, 55(16):6848-6860] [Journal of Chromatography B, 2009, 877(27):3187-3193]。然而，一般的分子印迹聚合体系采用单一功能单体，可以提供相互作用给许多模板，从而导致较低的选择性。限制了其在处理废水中有机物的应用。

双功能单体的存在，限制单体与多模板的作用，相对于传统的单一功能单体分子印迹聚合物而言，其具有更好的响应、更高的吸附容量和更好的选择性。其原因可能是由于第二种功能单体的加入，很好的限制了单一功能单体提供多种相互作用给许多目标物。从而提高了其性能。然而对于具有很强的分子内氢键的有机污染物而言，分子印迹聚合物很难通过氢键相互作用吸附目标物，导致吸附性和选择性下降。因此，向双功能单体分子印迹聚合物合成体系中加入金属离子，使合成体系中形成双功能单体-金属离子-模板的配合物，经过聚合、洗脱和干燥后得到金属离子配位的双单体分子印迹聚合物，并应用于特异性吸附有机污染物。将吸附过程中起到主要作用的氢键相互作用替换为键能更强的离子键，从而可以有效地提高分子印迹聚合物对具有分子内氢键有机污染物的特异性识别和吸附性。目前，尚无将金属离子配位的双单体分子印迹聚合物应用于水样中水杨酸的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种金属离子配位双功能单体分子印迹聚合物及其制备方法及作为固相萃取剂的应用，通过在分子印迹聚合物的合成体系中加入双功能单体，以增强分子印迹聚合物对目标分子的选择性。同时在此基础之上引入金属离子，将单体与模板之间的氢键作用替换成键能更强的配位键，增加其对目标物的吸附容量。对于在环境中的水杨酸具有良好的吸附性和选择性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种金属配位双功能单体分子印迹聚合物吸附剂的制备方法，具体为：

在分子印迹聚合物的聚合系统中，以4-乙烯基吡啶和甲基丙烯酸为双功能单体，加入三元致孔溶剂，以金属离子Co²⁺为枢纽，加入模板剂、交联剂和引发剂下聚合得到刚性聚合物，经过粉粹、研磨、筛分和洗脱得到分子印迹聚合物。

所述4-乙烯基吡啶4-VP其含量为3.6-7.2 mmol；功能单体甲基丙酰胺MAA，与4-VP为双功能单体，且两种功能单体的摩尔比例为1:0.5-1:1.5。