本发明专利技术公开了一种亲/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。领域。领域。
【技术实现步骤摘要】
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
[0001]本专利技术属于水处理吸附材料
，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。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]An等[Journal of Hazardous Materials, 2008, 157(2
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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。
[0006]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.]。
[0007]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.]。
[0008]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。
技术实现思路
[0009]本专利技术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。
[0010]本专利技术所述的亲/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。
[0011]本专利技术所述的亲/疏水性可紫外光响应切换的碳基苯酚印迹吸附材料采用微/纳米碳球为载体，基于微/纳米碳球具有低密度、高强度、易于表面修饰的特点，可以有效在其表面包覆印迹功能层，得到具有较小密度的印迹吸附材料，使其可以充分分散在溶剂中，提高印迹吸附材料的传质效率和吸附容量。
[0012]本专利技术所述的亲/疏水性可紫外光响应切换的碳基苯酚印迹吸附材料中，所负载的光敏TiO2与形成的疏水交联聚合物层二者协同作用，通过紫外光照激发TiO2释放羟基，使得印迹吸附材料表面相对亲水，能够更好地分散于水相中进行吸附；而吸附饱和后关闭紫外光照，TiO2表面不被激发，疏水性的交联聚合物层起主导作用，使印迹吸附材料表面呈现疏水状态，吸附材料在水相中团聚沉降，易于从水相中分离回收。
[0013]本专利技术所述的亲/疏水性可紫外光响应切换的碳基苯酚印迹吸附材料利用苯酚模板分子与接枝在微/纳米碳球载体表面的功能单体通过静电作用、氢键等作用力进行自组装形成自组装体，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，在吸附材料的表面分布有大量针对苯酚分子的印迹孔穴，这些孔穴中含有大量裸露着的功能单体基团，通过印迹孔穴尺寸、形状、作用力等多方面作用，可以实现对苯酚分子的高效选择识别性吸附分离。
[0014]本专利技术的亲/疏水性可紫外光响应切换的碳基苯酚印迹吸附材料为粒径均一的黑色粉状颗粒，经200～275nm的紫外光辐照0.5h后，其表面可变为亲水性；而将该吸附材料置于黑暗环境中，其亲水性又会逐渐下降为疏水性；并且，该吸附材料表面的亲/疏水性能可以根据紫外光辐照/暗置条件的改变而反复切换。这种在是否存在紫外光照射的条件下会呈现不同的表面亲/疏水状态的特性，有利于保障吸附材料的吸附效率，同时改善其吸附完成后的固液分离效率。
[0015]进而，本专利技术提供了一种适合的所述亲/疏水性可紫外光响应切换的碳基苯酚印迹吸附材料的制备方法。
[0016]1)、采用微/纳米碳球(CS)作为载体材料，在其表面负载适量光敏TiO2纳米颗粒，制备得到载有TiO2的光敏碳球(CS
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Ti)。
[0017]其中，作为载体材料的CS可以根据任何现有文献报道的方法制备得到。例如，可以以0.8mol/L的葡萄糖水溶液为碳源，采用水热合成法，在180℃下反应24h，洗涤干燥后获得具有多孔特性的CS。或者，以0.4mol/L的葡萄糖水溶液为碳源，0.08g硫代硫酸钠为表面活性剂，采用水热合成法，在180℃下反应16h，洗涤干燥后，获得具有中空结构特点的CS。
[0018]具体地，在微/纳米碳球表面负载光敏TiO2纳米颗粒的方法是将微/纳米碳球与钛源共同分散于溶剂乙醇中，室温下搅拌反应，再于惰性气氛下进行高温热处理形成TiO2，制备得到载有TiO2的光敏碳球。
[0019]更具体地，本专利技术优选使用钛酸四丁酯作为钛源。所述钛源的用量优选为微/纳米
碳球质量的0.002～0.005倍。
[0020]进一步地，所述热处理的温度优选为550～650℃，热处理反应时间优选2～3h。
[0021]更进一步地，微/纳米碳球与钛源在溶剂乙醇中室温下的搅拌反应时间优选为6～10h。
[0022]2)、以硅烷偶联剂对所述载有TiO2的光敏碳球(CS
‑
Ti)进行硅烷化本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种亲/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、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。2.权利要求1所述亲/疏水性可紫外光响应切换的碳基苯酚印迹吸附材料的制备方法，包括：1)、采用微/纳米碳球作为载体材料，在其表面负载光敏TiO2纳米颗粒，制备得到载有TiO2的光敏碳球；2)、以硅烷偶联剂对所述载有TiO2的光敏碳球进行硅烷化修饰，制备得到硅烷化光敏碳球；3)、将所述硅烷化光敏碳球分散在溶剂甲苯中，加入功能单体进行接枝反应；4)、向上述接枝反应后的反应体系中加入苯酚模板分子，同接枝在硅烷化光敏碳球表面的功能单体进行自组装，形成自组装体；5)、在上述形成自组装体的反应体系中加入疏水交联剂和引发剂，于充入惰性气体的密闭反应体系中发生自聚合反应，在所述自组装体表面形成疏水交联聚合物层，将自组装体固定在疏水交联聚合物层内；6)、使用甲醇洗脱掉自组装体上的苯酚模板分子，在疏水交联聚合物层上形成印迹孔穴，制备得到表面亲/疏水性可紫外光响应切换的碳基苯酚印迹吸附材料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征是在微/纳米碳球表面负载光敏TiO2纳米颗粒的方法是将微/纳米碳球与钛源共同分散于溶剂乙醇中，室温下搅拌反应，再于惰性气氛下进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦蕾，刘伟峰，屈芸，刘旭光，杨永珍，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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