[发明专利]一种聚丙烯酸磁性纳米复合材料、制备方法及应用

说明书

本发明提供一种聚丙烯酸磁性纳米粒子的制备方法，通过水热法制备出聚丙烯酸包覆的Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;磁性纳米粒子，再通过极性溶液浸渍法，将POSS基团接枝于Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@PAA表面，制得的磁性纳米粒子对类固醇激素具有较高的吸附量以及较好的重复使用效果。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，特别涉及一种聚丙烯酸磁性纳米复合材料、制备方法及应用。

背景技术

固醇类激素(steroid hormones，SHs)是一类脂溶性、低分子量的、具有内分泌干扰作用的四环脂肪烃化合物，通常分为人工及化学合成两大类，常应用于畜牧业中的避孕药、动物生长调节剂及农业肥料等。动物排泄后进入环境，一旦进入环境，类固醇激素的降解十分困难，其对水、土壤，沉积物和其他环境介质造成污染，此外，类固醇激素也有可能随着食物链流入人体内，人体若过量摄入SHs，会影响内分泌系统。SHs对环境和人体的危害逐渐成为一个新兴的问题，有效的类固醇激素吸附检测技术及相关富集材料的研究倍受关注。

发明内容

本发明提供了一种聚丙烯酸磁性纳米复合材料、制备方法及应用，以获得具有较好类固醇激素吸附性能的磁性纳米复合材料。

本申请一方面提供一种聚丙烯酸磁性纳米复合材料的制备方法，所述聚丙烯酸磁性纳米复合材料的合成步骤包括：

S1.将六水合氯化铁溶液、醋酸钠溶液和聚丙烯酸溶于乙二醇中，室温下搅拌均匀后，转入反应釜，产物分离后干燥获得产物，记为Fe₃O₄@PAA；

S2.将笼型倍半硅氧烷溶解于四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺溶液中中，记POSS溶液；

S3.将Fe₃O₄@PAA分散乙醇水溶液中，边搅拌边滴加草酰氯溶液和所述POSS溶液，在0±5℃条件下反应24h，反应后分离获得聚丙烯酸磁性纳米复合材料，记为Fe₃O₄@PAA@POSS。

本申请采用水热法一步制备由聚丙烯酸(PAA)改性得到的磁性纳米粒子，采用六水合氯化铁作为铁源，水热反应过程中，在高温高压条件下，水溶液中的Fe³⁺与OH^-结合，形成Fe(OH)₃，Fe(OH)₃进一步分解得到Fe₃O₄。在反应之前，六水合氯化铁溶液、醋酸钠溶液和聚丙烯酸溶于多元醇溶剂中，并在室温下超声搅拌均匀，铁盐中的Fe³⁺与PAA形成PAA-Fe³⁺络合物，得到橙红色的粘稠溶液。

将充分混合的溶液转入反应釜中后，聚丙烯酸作为表面活性剂，在水热反应过程中控制Fe₃O₄晶体的生长，并提高Fe₃O₄的结晶度。反应结束后，使用外部强力磁铁将产物吸附分离，并分别用去离子水和乙醇对固体产物进行洗涤，随后干燥获得由聚丙烯酸包覆的Fe₃O₄磁性纳米粒子，即为Fe₃O₄@PAA。

经过PAA改性后的纳米粒子在表面形成有多羧基结构，更利于表面功能化处理。POSS具有立方刚性结构，其独特结构被认为是构建有机-无机复合材料的理想选择。通过浸渍法，将Fe₃O₄@PAA浸渍于带POSS的极性溶剂中，所述极性溶剂提供反应载体。浸渍过程中，酰氯溶液与磁性纳米粒子表面的羧基反应，再与POSS基团上的氨基反应，而后，POSS接枝于磁性纳米粒子表面，形成Fe₃O₄@PAA@POSS复合材料。