本发明专利技术公开了一种壳聚糖纳米微球，其中，所述壳聚糖纳米微球具有三维蜂窝状结构，所述三维蜂窝状结构中50％以上的孔是孔径为2nm
【技术实现步骤摘要】
一种壳聚糖纳米微球、其制备方法及其应用
[0001]本专利技术涉及功能材料
，具体涉及一种壳聚糖纳米微球、其制备方法及其应用。
技术介绍
[0002]重金属离子污染，尤其是汞污染，严重威胁人类健康，已经成为最重要的全球环境问题之一。
[0003]壳聚糖，是自然界中唯一存在的碱性多糖，结构中含有丰富的
‑
NH2和
‑
OH，对重金属离子有很好的吸附能力，尤其在治理汞污染方面具有巨大的应用前景。然而，其分子内部的强氢键作用会造成比表面积的降低，且由于受到壳聚糖中强分子间相互作用的阻碍，壳聚糖中结合位点不能大量捕获金属离子，大大限制了其在治理重金属污染中的应用。
[0004]为了提高壳聚糖对重金属离子的吸附能力，现有研究中往往通过使用不同的官能团对壳聚糖进行化学改性，如接枝改性、交联改性、磁化改性等，来提高其吸附性能。但这些化学方法成本较高、工艺复杂，且存在二次污染的风险。
[0005]因此，本专利技术利用操作简单、成本低的物理方法改变壳聚糖的形貌，增大其比表面积，进而提高其对重金属离子的吸附性能。
技术实现思路
[0006]为了解决现有技术中存在的上述技术问题之一，本专利技术提供了一种壳聚糖纳米微球及其制备方法，通过物理冻融技术，得到了一种具有三维蜂窝状结构的介孔壳聚糖纳米材料，简化操作步骤、降低反应成本的同时，大大提高了壳聚糖的比表面积，使更多的吸附位点暴露在表面，从而增强了其对重金属离子，尤其是汞离子的吸附效果。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供一种壳聚糖纳米微球，其中，所述壳聚糖纳米微球具有三维蜂窝状结构，所述三维蜂窝状结构中50％以上的孔是孔径为2nm
‑
50nm，优选为10nm
‑
50nm的介孔，所述壳聚糖纳米微球的粒径为10μm
‑
100μm。
[0009]在一些实施方案中，所述壳聚糖纳米微球具有纳米多孔结构的球形形态。
[0010]在一些实施方案中，所述壳聚糖纳米微球的粒径为50μm
‑
70μm。
[0011]在一些实施方案中，所述壳聚糖纳米微球的比表面积为180m2/g
‑
200m2/g。
[0012]在一些实施方案中，所述壳聚糖纳米微球的红外图谱在3460cm
‑1、1672cm
‑1、1592cm
‑1和1080cm
‑1处有特征峰。
[0013]根据本专利技术的第二个方面，提供一种制备壳聚糖纳米微球的方法，包括以下步骤：
[0014](1)将壳聚糖粉末溶解于碱性溶液中，冷冻，得到透明溶液；
[0015](2)将步骤(1)得到的透明溶液加入到有机溶剂与表面活性剂的混合物中，进行乳化，得到含乳液液滴的悬浮液；
[0016](3)将步骤(2)得到的悬浮液水浴加热，得到壳聚糖纳米微球；其中，所述水浴加热
的温度为65℃～85℃。
[0017]在一些实施方案中，所述制备壳聚糖纳米微球的方法，还包括步骤(4)：将步骤(3)得到的壳聚糖纳米微球进行洗涤，优选用乙醇和去离子水洗涤，然后冻干。
[0018]在一些实施方案中，所述冷冻的温度为
‑
65℃～
‑
90℃；优选地，所述冷冻的温度为
‑
75℃～
‑
85℃。
[0019]在一些实施方案中，所述水浴加热的温度为70℃～80℃；优选地，所述水浴加热的温度为73℃～76℃。
[0020]在一些实施方案中，所述水浴加热的时间为20min～40min；优选地，所述水浴加热的时间为25min～35min。
[0021]在一些实施方案中，步骤(1)中壳聚糖粉末与碱性溶液的质量比为1:(25～30)。
[0022]在一些实施方案中，所述碱性溶液为LiOH、KOH和尿素的混合溶液；优选地，所述碱性溶液为(2.3wt％
‑
4.3wt％)LiOH/(4.2wt％
‑
6.2wt％)KOH/(5.0wt％
‑
7.0wt％)尿素的混合溶液。
[0023]在一些实施方案中，步骤(2)所述的有机溶剂为异辛烷。
[0024]在一些实施方案中，所述表面活性剂为Span80。
[0025]在一些实施方案中，所述有机溶剂与表面活性剂的质量比为(5～15):1；优选地，所述有机溶剂与表面活性剂的质量比为(8～12):1。
[0026]在一些实施方案中，所述乳化的温度为
‑
5℃～5℃，优选地，所述乳化的温度为
‑
1℃～1℃。
[0027]在一些实施方案中，所述乳化的时间为15min～50min，优选地，所述乳化的时间为25min～35min。
[0028]根据本专利技术的第三个方面，提供一种壳聚糖纳米微球组合物，包括所述的壳聚糖纳米微球或者使用所述的方法制备的壳聚糖纳米微球和吸附在所述壳聚糖纳米微球中的重金属离子，优选地，所述重金属离子为Hg
2+
。
[0029]在一些实施方案中，所述壳聚糖纳米微球组合物中Hg元素均匀分布在整个壳聚糖纳米微球中。
[0030]在一些实施方案中，所述壳聚糖纳米微球组合物的红外图谱在3460cm
‑1、1672cm
‑1、1592cm
‑1和1080cm
‑1处有特征峰。
[0031]在一些实施方案中，所述壳聚糖纳米微球组合物的比表面积为130m2/g
‑
150m2/g。
[0032]根据本专利技术的第四个方面，提供一种所述的壳聚糖纳米微球或者利用所述的方法制备的壳聚糖纳米微球在吸附重金属离子中的应用。
[0033]在一些实施方案中，所述重金属离子为汞离子、镉离子、铜离子、钴离子、镍离子、铅离子中的一种或两种以上。
[0034]在一些实施方案中，在pH为5
‑
12的范围内，使用所述的壳聚糖纳米微球吸附汞离子。
[0035]在一些实施方案中，所述的壳聚糖纳米微球对汞离子的吸附容量为1000mg/g
‑
1300mg/g。
[0036]在一些实施方案中，使用所述的壳聚糖纳米微球吸附汞离子后，其比表面积为130m2/g
‑
150m2/g。
[0037]根据本专利技术的第五个方面，提供一种所述的壳聚糖纳米微球组合物在降解有机染料中的应用。
[0038]在一些实施方案中，所述有机染料为甲基橙。
[0039]在一些实施方案中，所述的壳聚糖纳米微球组合物对甲基橙的降解率为90％以上。
[0040]与现有技术相比，本专利技术提供的壳聚糖纳米微球具有三维蜂窝状结构，这种结构大大提高了壳聚糖的比表面积，使更多的吸附位点暴露在表面，从而增强了其对重金属离子，尤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖纳米微球，其中，所述壳聚糖纳米微球具有三维蜂窝状结构，所述三维蜂窝状结构中50％以上的孔是孔径为2nm
‑
50nm，优选为10nm
‑
50nm的介孔，所述壳聚糖纳米微球的粒径为10μm
‑
100μm。2.根据权利要求1所述的壳聚糖纳米微球，其特征在于，所述壳聚糖纳米微球的比表面积为180m2/g
‑
200m2/g；所述壳聚糖纳米微球的红外图谱在3460cm
‑1、1672cm
‑1、1592cm
‑1和1080cm
‑1处有特征峰。3.一种制备壳聚糖纳米微球的方法，包括以下步骤：(1)将壳聚糖粉末溶解于碱性溶液中，冷冻，得到透明溶液；(2)将步骤(1)得到的透明溶液加入到有机溶剂与表面活性剂的混合物中，进行乳化，得到含乳液液滴的悬浮液；(3)将步骤(2)得到的悬浮液水浴加热，得到壳聚糖纳米微球；其中，所述水浴加热的温度为65℃～85℃。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括步骤(4)：将步骤(3)得到的壳聚糖纳米微球进行洗涤，优选用乙醇和去离子水洗涤，然后冻干。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述冷冻的温度为
‑
65℃～
‑
90℃，优选为
‑
75℃～
‑
85℃；和/或所述水浴加热的温度为70℃～80℃，优选73℃～76℃；和/或水浴加热的时间为20min～40min，优选为25min～35min。6.根据权利要求3
【专利技术属性】
技术研发人员：钟理，汤琳，刘承斌，晏智，
申请(专利权)人：贵州黔大生态环境与健康研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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