[发明专利]亲/疏水性可紫外光响应切换的碳基苯酚印迹吸附材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种亲/疏水性可紫外光响应切换的碳基苯酚印迹吸附材料，是以微/纳米碳球为载体，在其表面负载光敏TiO₂纳米粒子，经硅烷偶联剂修饰后，接枝功能单体并加入苯酚模板分子与所述功能单体形成自组装体，并以疏水交联剂自聚合形成疏水交联聚合物层，将所述自组装体固定在疏水交联聚合物层内，洗脱掉苯酚模板分子后得到的苯酚印迹吸附材料。通过改变紫外光照射条件，可以切换吸附材料表面亲/疏水性能，不仅对水溶液中的苯酚具有较高的选择性吸附容量和吸附效率，还具有优异的分离效率和再生性能，可以广泛应用于吸附、分离、检测等领域。

技术领域

本发明属于水处理吸附材料技术领域，涉及一种用于针对废水中的苯酚进行选择性吸附脱除的吸附材料，特别是一种具有表面亲/疏水性可紫外光响应切换效应的表面分子印迹吸附材料。

背景技术

化工废水中广泛分布有大量的苯酚污染物，对自然环境和人体健康造成严重危害。然而，这些苯酚分子作为一种重要的有机化工原料，在合成橡胶、合成纤维、药物生产等领域都极具应用价值。因此，从化工废水中深度、高效、无损、选择地对苯酚分子进行吸附脱除并富集利用，可以在解决环境污染问题的同时，取得更高的经济效益。

表面分子印迹吸附材料具有吸附速率高、选择性强、非破坏性、使用条件温和、设备投资小等优点，成为一种极具潜力的废水脱酚吸附材料。

Qu等[Chemophere, 2020, 251: 126376.]以微孔碳纳米球为载体，4-乙烯基吡啶为功能单体，二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂，制备获得了一种表面印迹粉体吸附材料，对苯酚分子的饱和吸附量为85.72mg/g。

An等[Journal of Hazardous Materials, 2008, 157(2-3): 286.]以二氧化硅颗粒为载体，聚乙烯亚胺为功能单体，diepoxyalkyl(669)为交联剂，制备得到粉体印迹吸附材料，对苯酚的饱和吸附量为46.60mg/g。

这些研究工作表明，球粒状粉体表面分子印迹吸附材料能够很好地分散于溶剂中而取得一定吸附效果。然而，这类吸附剂材料在进行充分吸附后，往往难以从溶液中被分离回收[Industrial Engineering Chemistry Research, 2016, 55(6): 1710.]。

一些研究者们尝试通过添加磁性颗粒或接枝温敏性单体来改善印迹材料的分离回收性能。但是，Fe₃O₄等磁性金属颗粒往往会增加吸附材料的密度，不利于其在溶剂中的分散和传质[Applied Surface Science, 2012, 258: 6660.]；而温敏功能需要有一定的温差才能实现，但温度过高或过低都不利于化合物分子在印迹材料表面的传质吸附过程，这使得温敏调控方式也受到限制[Materials Science and Engineering: C, 2016, 61:158.]。

因此，开发一种表面亲/疏水性可紫外光响应切换的表面分子印迹吸附材料，对于在保障粉体表面分子印迹吸附材料的吸附容量和吸附效率的同时，改善其在吸附完成后从水相中固液分离和回收的性能，具有良好的研究价值和应用潜力。

发明内容

本发明的目的是改善现有用于废水脱酚的粉体表面分子印迹吸附材料难以高效固液分离的困境，提供一种亲/疏水性可紫外光响应切换的碳基苯酚印迹吸附材料，以及该印迹吸附材料的制备方法，以在改善印迹吸附材料分离回收性能的同时，进一步提高印迹吸附材料的吸附容量和吸附效率。

本发明所述的亲/疏水性可紫外光响应切换的碳基苯酚印迹吸附材料是以微/纳米碳球为载体，在其表面负载光敏TiO₂纳米粒子，经硅烷偶联剂修饰后，接枝功能单体并加入苯酚模板分子与所述功能单体形成自组装体，并以疏水交联剂自聚合形成疏水交联聚合物层，将所述自组装体固定在疏水交联聚合物层内，洗脱掉苯酚模板分子后得到的、表面亲/疏水性可紫外光响应切换的碳基苯酚印迹吸附材料。