[发明专利]一种基于双重协同印迹策略的功能化双层分子印迹纳米纤维复合膜的制备方法及应用

说明书

本发明属功能材料制备技术领域，涉及一种基于双重协同印迹策略的功能化双层分子印迹纳米纤维复合膜的制备方法及应用；以聚偏氟乙烯为基膜原料，以功能化GOTiO₂为纳米复合材料，利用其聚偏氟乙烯膜的多孔结构，结合静电纺丝过程，优化合成功能化纳米纤维复合膜，并同时利用聚多巴胺基印迹技术和溶胶凝胶印迹技术在膜表面构建四环素双层分子印迹复合层，所制备的功能化双层分子印迹纳米纤维复合膜实现了在复杂体系对四环素分子的选择性吸附和分离。本方法拓宽膜分离材料的应用领域及选择范围，实现了兼具高渗透选择性、高通量和高结构稳定分子印迹膜的制备，并为进一步完善分子印迹膜选择性分离过程中识别机制和渗透机理提供新的理论支撑。

技术领域

本发明属于功能材料制备技术领域，具体涉及一种基于双重协同印迹策略的功能化双层分子印迹纳米纤维复合膜的制备方法及应用。

背景技术

抗生素的成分非常的复杂，含有多种难降解的成分，其中四环素类抗生素具有广谱抗菌活性，因其价格低廉、抗菌力强，常作为饲料添加剂及预防、治疗感染性疾病使用。但是，若不遵守药物的休药期、超量使用四环素类药物等，必然导致其在水体、土壤及动物源性食品中的残留，环境中所残留的四环素类抗生素将对生态环境和人体健康造成危害。因此，探索高效、低成本的四环素选择性分离纯化新方法，建立能够兼具快速、高效和特异选择性的分离过程是去除环境水体中四环素的关键，具有重要的科学、社会和经济价值。

膜分离是指在外界能量或者化学位差的作用下，利用膜对不同物质的选择透过能力存在差异的性质来达到对物质分离提纯的方法。膜分离技术作为最近发展起来的提纯方法和分离技术，与传统的分离操作相比，具有节能、高效、操作简单、成本低和清洁等优点。但常规膜分离技术针对一类物质具有较好的分离效果，当将其应用与单一特定物质的选择性分离时，无法达到预期效果，特别是对结构类似物的选择性分离。在此背景条件下，分子印迹膜应运而生，分子印迹膜是在分子印迹技术的基础上结合膜技术形成的一类具有构效预定性、特异识别性和广泛实用性的人工合成分离膜。分子印迹膜在制备过程中加入要识别的目标分子，洗脱后就会在膜内形成与目标分子相匹配的结合位点及化学空间结构，分离时就会高效的选择目标分子。同传统粒子型分子印迹聚合物相比，分子印迹膜具有无需研磨等繁琐的制备过程，扩散阻力小，易于应用等独特的优点。分子印迹膜的制备是一个复杂的过程，由于影响因素较多，所以对反应条件的控制及优化也成为研究热点。

发明内容

针对上述四环素分离技术、膜分离技术及传统分子印迹膜技术存在的不足，本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，针对分子印迹膜材料的瓶颈问题，探究和评估功能化GO/TiO₂基双层分子印迹纳米纤维复合膜对四环素分离性能及分离稳定性，受聚多巴胺基印迹/改性技术和多重纳米颗粒如GO(氧化石墨烯)和TiO₂负载纺丝纤维膜结构启发，优化合成功能化纳米纤维复合膜，并同时利用聚多巴胺基印迹技术和溶胶凝胶印迹技术在膜表面构建四环素双层分子印迹复合层，将所制备的功能化双层分子印迹纳米纤维复合膜通过吸附及选择性渗透实验研究膜制备-性能之间的关联性、膜选择性分离机制及分离过程，实现选择渗透性及通量的协同强化，最终实现对四环素选择性分离效率的有效提升。研究思路拓宽膜分离材料的应用领域及选择范围，实现了兼具高渗透选择性、高通量和高结构稳定分子印迹膜的制备；为进一步完善分子印迹膜选择性分离过程中识别机制和渗透机理提供新的理论支撑，为我国环境水体中抗生素类污染物的分离纯化提供新的理论与实践基础。

本发明通过以下技术手段实现上述技术目的。

一种基于双重协同印迹策略的功能化双层分子印迹纳米纤维复合膜的制备方法，包括以下步骤：

S1.氨丙基三乙氧基硅烷改性GO的制备：将一定量的GO纳米片加入到乙醇和去离子水的混合溶液中，超声处理一段时间后，加入氨丙基三乙氧基硅烷，进行加热回流一段时间，再经醇洗、干燥得到氨丙基三乙氧基硅烷改性GO；