一种两亲性磁性纳米球及其制备方法和吸附应用技术

本发明专利技术公开了一种两亲性磁性纳米球及其制备方法和吸附应用，属于纳米材料制备及环境检测技术领域。首先，采用溶剂热法合成磁性Fe3O4纳米球；然后，在碱性条件下，含有氨基的硅烷化试剂3‑氨丙基三乙氧基硅烷和含有长链烷基的硅烷化试剂正辛基三乙氧基硅烷通过溶胶凝胶作用，接枝在载体表面，一步实现对磁性纳米球的两亲性修饰。本发明专利技术制备方法简单、条件温和，制得的两亲性磁性纳米球粒径均一、稳定性强、亲水性好，对邻苯二甲酸二辛酯吸附量大，吸附速度快，可简便、高效、快速地实现对环境水样中邻苯二甲酸二辛酯的去除和富集。

A two affinity magnetic nanospheres and their preparation methods and adsorption applications

The invention discloses a two affinity magnetic nanometer ball, a preparation method and an adsorption application thereof, and belongs to the field of nanometer material preparation and environmental detection technology. First, the magnetic Fe3O4 nanospheres were synthesized by solvothermal method. Then, under the alkaline condition, the silanating reagent 3 of the amino group and the silanes containing long chain alkyl triethoxy silane were grafted on the surface of the carrier by the sol-gel action, and the magnetic nanospheres were achieved in one step. Two Pro sex modification. The preparation method of the invention is simple, the condition is mild, the two amphiphilic magnetic nanoparticles have uniform size, strong stability and good hydrophilicity. The adsorption capacity of two octyl phthalic acid two octyl ester is large and the adsorption speed is fast, and the removal and enrichment of two octyl phthalate in environmental water samples can be easily, efficiently and quickly.

【技术实现步骤摘要】
一种两亲性磁性纳米球及其制备方法和吸附应用
本专利技术属于纳米材料制备及环境检测
，具体涉及一种两亲性磁性纳米球及其制备方法和吸附应用。
技术介绍
邻苯二甲酸酯(Phthalateesters，PAEs)，或称为增塑剂，已被广泛应用于众多工业产品中，其主要用作聚合物添加剂，以提高塑料、医疗器械、儿童玩具和食品等包装制品的可塑性。一些研究表明，PAEs的作用与雌激素的作用相似。即使在极低的浓度下，PAEs可能导致雄性雌性化以及生殖器发育和成熟的紊乱，影响动物和人类正常激素功能的平衡。啮齿类动物实验室检测显示，PAEs的高度暴露会损害肝脏、肾脏和肺部。此外，PAEs可以容易地从塑料包装中浸出并进入环境。美国环保署已将PAEs列为优先污染物。邻苯二甲酸二辛酯(DOP)是PAEs家族中一种重要的通用型增塑剂。DOP是一种疏水性环境有害物质，其释放与吸附大都是在水环境中通过疏水相互作用进行的。之前报道的DOP吸附材料，有的是通过分子印迹技术制备出的DOP分子印迹聚合物，这类吸附材料对于DOP虽具有一定的吸附能力，但其吸附实验操作过程繁琐，耗时长，材料合成以后，需要花费相当长的时间进行模板分子的洗脱，并且洗脱过程中，反复更换溶剂并进行检测，会消耗大量的溶剂，违反绿色化学的原则，存在很大的弊端；有的吸附材料缺乏磁响应性，实验过程中需要复杂的离心分离过程，不利于实验周期的缩短；有的吸附材料缺乏良好的亲水特性，在环境水样中的分散性差，吸附能垒增大，阻碍吸附材料在水中的均匀分散，不适合于在水环境中使用。因此，发展简便而有效的制备两亲性磁性吸附纳米材料的方法，对实现环境水样中DOP的高效富集、有效检测、快速去除等具有重要的研究意义。溶胶凝胶法是一种条件温和的材料制备方法，以无机物或金属醇盐作前驱体，将原料分散在溶剂中，经过水解反应生成活性单体，活性单体发生聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所需要材料。溶胶凝胶过程将有机官能团与无机前驱体相结合，能把特定的化学官能团引入到聚合物的网络结构中，易制备出交联度高，热稳定性和化学稳定性好的多孔聚合物，为制备性能优异的有机无机杂化材料提供了一种高效的方法。传统固相萃取中，吸附剂一般为粉末状，虽具有良好的吸附性能，但存在固液分离困难问题。磁性固相萃取技术作为固相萃取的一种新模式，在分离科学领域展现出了广阔的应用前景。磁性分离是粉末回收利用的有效手段之一，经过加工的磁性材料作为固相萃取的吸附剂，可简便高效地进行分离。在磁性分离中，吸附剂无需填充到吸附柱中，不需离心、过滤等繁琐步骤，仅需一个外加磁场即可实现相分离。磁固相萃取操作过程简单快速，通过分散或悬浮萃取，大大增加了吸附剂与样品溶液间的界面面积，提高了传质速率，从而能在短时间内实现大体积样品中微量物质的分离；与传统萃取方法相比，磁性固相萃取在试剂用量、萃取效率、操作过程等方面都有明显的优势。目前，还未见关于两亲性磁性吸附材料分离富集环境水样中DOP的技术的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种两亲性磁性纳米球及其制备方法和吸附应用，该方法操作简单、条件温和，通过碱性条件下的溶胶凝胶法同时实现了对载体的表面接枝与亲疏水修饰；经该方法制得的两亲性磁性纳米球粒径均一、稳定性强、亲水性好，对水溶液中DOP的吸附能力强、吸附量大。本专利技术是通过以下技术方案来实现：本专利技术公开了一种两亲性磁性纳米球的制备方法，包括：先用溶剂热法合成磁性Fe3O4纳米球；再以磁性Fe3O4纳米球为载体，在碱性条件下，将含有氨基的硅烷化试剂和含有长链烷基的硅烷化试剂通过溶胶凝胶作用，接枝在载体表面，实现对磁性纳米球的两亲性修饰，制得两亲性磁性纳米球；其中，含有氨基的硅烷化试剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷，含有长链烷基的硅烷化试剂为正辛基三乙氧基硅烷。优选地，上述的两亲性磁性纳米球的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将Ag三氯化铁，Bg无水乙酸钠溶于盛有CmL乙二醇的反应釜中，搅拌均匀后，反应釜在180～210℃下保持7～9h，反应结束后，自然冷却至室温，将反应产物洗涤、真空干燥，即得到磁性Fe3O4纳米球；其中，A:B:C＝(1.25～1.45):(3.4～3.8):(20～35)；步骤二：将Dg磁性Fe3O4纳米球加入EmL水-乙醇溶液中，超声波振荡至分散均匀，再分别加入FmL3-氨丙基三乙氧基硅烷和GmL正辛基三乙氧基硅烷，室温下机械搅拌1～3h；之后加入HmL氨水，室温反应20～60min；其中，D:E:F:G:H＝(0.1～0.3):(70～90):(0.5～2.5):(0.5～2.5):(4.0～5.0)。步骤三：待步骤二的溶胶凝胶聚合反应结束后，通过外加磁场将反应液中生成的固态聚合物分离出来，洗涤、干燥，制得两亲性磁性纳米球。优选地，步骤一中，用超纯水将反应产物洗涤至中性，然后在40～50℃、0.05～0.09MPa条件下真空干燥4～7h。优选地，水-乙醇溶液是由体积比为(8～10):1的水和无水乙醇混合配制而成；使用的氨水为质量分数为24％的氨水。优选地，室温下机械搅拌的搅拌速率为200～500r/min。优选地，3-氨丙基三乙氧基硅烷和正辛基三乙氧基硅烷的体积比为1:1。优选地，洗涤是采用超纯水对分离出的固态聚合物进行洗涤；干燥温度为40～50℃，干燥时间为4～7h。本专利技术还公开了采用上述的制备方法制得的两亲性磁性纳米球，该两亲性磁性纳米球能够吸附邻苯二甲酸二辛酯，吸附量为250～273mg/g。本专利技术还公开了上述的两亲性磁性纳米球作为邻苯二甲酸二辛酯吸附剂的应用。本专利技术还公开了上述的两亲性磁性纳米球在吸附环境水样中的邻苯二甲酸二辛酯中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术提供的两亲性磁性纳米球的制备方法，首先，用溶剂热法合成磁性Fe3O4纳米球；然后，以磁性Fe3O4纳米球为载体，在碱性条件下，含有氨基的硅烷化试剂3-氨丙基三乙氧基硅烷和含有长链烷基的硅烷化试剂正辛基三乙氧基硅烷通过溶胶凝胶作用，接枝在载体表面，实现对磁性纳米球的两亲性修饰。其中，载体表面接枝的氨基基团具有较好的亲水性，可提高吸附剂在水中的分散性；接枝的烷基链具有较强的疏水性，可通过疏水作用吸附环境水样中的DOP；最后，通过外加磁场将固态聚合物分离出来，超纯水洗涤，干燥后，即得到两亲性磁性纳米球。相较于其他类型吸附剂的合成方法，本专利技术制备方法简单、条件温和，通过碱性条件下的溶胶凝胶法同时实现了对载体的表面接枝与亲疏水修饰。既保证了吸附材料在水溶液中的良好分散性，又促进了吸附材料与疏水性DOP的充分作用。本专利技术制得的两亲性磁性纳米球粒径均一、稳定性强、亲水性好，对水溶液中DOP的吸附能力强、吸附量大，可简便、高效、快速地实现对环境水样中DOP的去除、分离和富集，在对环境水样中PAEs的富集、检测、分离及去除等方面具有良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1步骤一合成的磁性Fe3O4纳米球的透射电镜图。图2为本专利技术实施例1制得的两亲性磁性纳米球的透射电镜图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。实施例1一种两亲性磁性纳米球的制备方法，包括以下步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两亲性磁性纳米球的制备方法，其特征在于，包括：先用溶剂热法合成磁性Fe3O4纳米球；再以磁性Fe3O4纳米球为载体，在碱性条件下，将含有氨基的硅烷化试剂和含有长链烷基的硅烷化试剂通过溶胶凝胶作用，接枝在载体表面，实现对磁性纳米球的两亲性修饰，制得两亲性磁性纳米球；其中，含有氨基的硅烷化试剂为3‑氨丙基三乙氧基硅烷，含有长链烷基的硅烷化试剂为正辛基三乙氧基硅烷。

【技术特征摘要】
1.一种两亲性磁性纳米球的制备方法，其特征在于，包括：先用溶剂热法合成磁性Fe3O4纳米球；再以磁性Fe3O4纳米球为载体，在碱性条件下，将含有氨基的硅烷化试剂和含有长链烷基的硅烷化试剂通过溶胶凝胶作用，接枝在载体表面，实现对磁性纳米球的两亲性修饰，制得两亲性磁性纳米球；其中，含有氨基的硅烷化试剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷，含有长链烷基的硅烷化试剂为正辛基三乙氧基硅烷。2.根据权利要求1所述的两亲性磁性纳米球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将Ag三氯化铁，Bg无水乙酸钠溶于盛有CmL乙二醇的反应釜中，搅拌均匀后，反应釜在180～210℃下保持7～9h，反应结束后，自然冷却至室温，将反应产物洗涤、真空干燥，即得到磁性Fe3O4纳米球；其中，A:B:C＝(1.25～1.45):(3.4～3.8):(20～35)；步骤二：将Dg磁性Fe3O4纳米球加入EmL水-乙醇溶液中，超声波振荡至分散均匀，再分别加入FmL3-氨丙基三乙氧基硅烷和GmL正辛基三乙氧基硅烷，室温下机械搅拌1～3h；之后加入HmL氨水，室温反应20～60min；其中，D:E:F:G:H＝(0.1～0.3):(70～90):(0.5～2.5):(0.5～2.5):(4.0～5.0)；步骤三：待步骤二的溶胶凝胶聚合反应结束后，通过外加磁场将反应液中生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：高瑞霞，高路瑶，唐骁爽，张军杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61