一种用于痕量检测与吸附Fe制造技术

本发明专利技术属于检测与吸附领域，具体涉及一种基于碳点修饰的用于痕量检测与吸附Fe

【技术实现步骤摘要】
一种用于痕量检测与吸附Fe
3+
离子的双功能材料及制备方法


[0001]本专利技术属于重金属离子吸附与检测领域，具体涉及一种基于碳点修饰的双功能材料，并将其应用于Fe
3+
离子的痕量检测与吸附。

技术介绍

[0002]铁元素广泛存在于自然环境中，是人体正常细胞和机体功能所必需的元素。然而，人体内铁的浓度不合理与各种疾病有关。体内铁水平低可导致缺铁性贫血，但异常高铁水平与各种疾病有关，如器官损伤、关节炎、肝病、心脏异常等。此外，饮用水中Fe
3+
离子的大量积累会导致变色和异味，进而造成水污染(文献1，C.Li,et al"Chitosan based macromolecular probes for the selectivedetection and removal of Fe
3+
ion"Int.J.Biol.Macromol.2021，186，303
‑
313)。因此，研究水环境中Fe
3+
离子的有效检测和吸附策略具有重要意义。
[0003]传统的Fe
3+
离子检测方法包括原子吸收光谱法、分子吸收分光光度法、电感耦合等离子质谱法等，这些技术通常用于金属离子的测定，但其需要昂贵的仪器，熟练的操作技能，复杂和耗时的操作过程(文献2，S.Chakraborty,et al "Detection of iron(III)by chemo and fluoro
‑
sensing technology"Inorg.Chem. Commun.2020，121，108189)。
[0004]碳点(CD)具有生物相容性好、表面官能团丰富、毒性低等优点，是一种很有前途的荧光纳米材料。CDs的表征尺寸小于10nm，具有良好的光致发光性能。自2004年提出CDs概念以来，它被广泛应用于生物传感、催化、生物医学、生物成像等领域(文献3，C.Hu,et al"A simple one
‑
step synthesis ofmelanin
‑
originated red shift emissive carbonaceous dots forbioimaging"J.Colloid. Interf.Sci.2016，480，85
‑
90)。此外，CDs具有较高的灵敏度和选择性，在金属离子检测领域得到了广泛的应用。
[0005]迄今为止，大孔吸附树脂(MAR)因其优异的机械强度、高孔隙率、稳定的化学性质和可到达的吸附位点，在分离和吸附领域得到了广泛的应用(文献4， J.Li,et al"Development of adsorptive(non
‑
ionic)macroporous resins and theiruses in the purification of pharmacologically
‑
active natural products from plantsources"Nat.Prod.Rep.2010，27，1493
‑1510)。

技术实现思路

[0006]本专利技术合成了大孔吸附树脂作为载体，并通过表面引发原子转移自由基聚合(SI
‑
ATRP)技术将含有三个乙烯基和一个丙烯酸基团的3
‑
(三烯丙基硅基)丙基丙烯酸酯(TAPA)接枝到大孔吸附树脂表面。由于含有大量乙烯基，蓝色荧光CDs可以通过巯基
‑
烯反应被固定在MAR@poly(TAPA)表面，之后将这种双功能材料命名为MAR@poly(TAPA)
‑
CD，并且可以应用于Fe
3+
离子的荧光检测和吸附。本专利技术功能材料的开发对去除水环境中的重金属离子具有重要意义。
[0007]本专利技术的一种用于痕量检测与吸附Fe
3+
离子的双功能材料的制备方法，包括以下
步骤：
[0008]S0.制备巯基碳点，
[0009]S1.制备单分散的大孔吸附树脂微球，以5～15mL/0.1～0.5g的比例将7
‑ꢀ
氧杂双环[4.1.0]庚
‑3‑
基甲基丙烯酸酯与偶氮二异丁腈依次加入到浓度为2％～ 5％的聚乙烯吡咯烷酮溶液中，通氮除氧20～50min后在60～80℃的温度及 70～100r/min的转速下旋蒸加热反应20～24h；离心洗涤反应后的产物，然后置于浓度为0.2％～0.5％的十二烷基硫酸钠溶液中，4℃环境下静置得到种子溶液；
[0010]以偶氮二异丁腈、7
‑
氧杂双环[4.1.0]庚
‑3‑
基甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲苯与环己醇的混合物为油相，以浓度为2％～5％的聚乙烯醇和 0.2％～0.5％的十二烷基硫酸钠按照20～30mL/60～80mL的比例混合做为水相，将油相与水相以20～30mL/80～110mL的比例混合乳化，得到乳液；
[0011]室温条件下以150～250r/min的转速磁力搅拌种子溶液20～40min后加入乳液，种子量和乳液量的比例为8～12mL/100～140mL。接着通氮除氧20～ 50min并继续磁力搅拌20～40h，然后升温至60～80℃并保温反应20～24h，依次索提、洗涤、干燥反应后的产物，得到单分散的大孔吸附树脂微球；
[0012]S2.微球表面接枝聚合物刷形成聚合基质；
[0013]S3.聚合基质表面接枝碳点制备双功能材料
[0014]所述步骤S0制备巯基碳点的步骤可以在步骤S3之前的任何时刻。
[0015]所述S0.制备巯基碳点的具体过程为：称取0.5～1g的谷胱甘肽，0.3～0.6 g的丙二酸，将二者充分溶解在20～30mL的去离子水中，在160～200℃下一步水热反应2～4h，过滤后得到含有巯基，氨基和羧基官能团的碳点悬浮液。
[0016]所述S2.微球表面接枝聚合物刷形成聚合基质的具体方法为：以1～ 2g/20～40mL的比例将所述大孔吸附树脂微球分散于浓度为0.1～0.3mol/L硫酸溶液中，40～60℃条件下反应10～12h，然后将反应后的产物洗涤至中性并干燥得到酸化的大孔吸附树脂微球；
[0017]以1～2g/30～60mL的比例将酸化的大孔吸附树脂微球加入至二氯甲烷溶液中，150～300r/min的速度下冰浴搅拌10～40min，然后边搅拌边依次加入三乙胺、2
‑
溴异丁酰溴和4
‑
二甲基氨基吡啶，维持冰浴反应2～3h后室温反应 24h，洗涤并干燥反应后的产物得到大分子引发剂；
[0018]以0.5～2g/20～30mg/0.5～1mL/10mL的比例将大分子引发剂、2,2'
‑
联吡啶和3
‑
(三烯丙基硅烷基)丙烯酸丙酯依次分散于乙醇
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于痕量检测与吸附Fe
3+
离子的双功能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S0.制备巯基碳点，S1.制备单分散的大孔吸附树脂微球，以5～15mL/0.1～0.5g的比例将7
‑
氧杂双环[4.1.0]庚
‑3‑
基甲基丙烯酸酯与偶氮二异丁腈依次加入到浓度为2％～5％的聚乙烯吡咯烷酮溶液中，通氮除氧后在60～80℃的温度下旋蒸加热反应20～24h；反应完成后，离心洗涤反应后的产物，然后置于浓度为0.2％～0.5％的十二烷基硫酸钠溶液中，3～5℃环境下静置得到种子溶液；以0.3g～0.5g 7
‑
氧杂双环[4.1.0]庚
‑3‑
基甲基丙烯酸酯、6ml～10ml乙二醇二甲基丙烯酸酯、6ml～10ml甲苯与6ml～10ml环己醇的混合物为油相，以浓度为2％～5％的聚乙烯醇和0.2％～0.5％的十二烷基硫酸钠按照20～30mL/60～80mL的比例混合做为水相，将油相与水相以20～30mL/80～110mL的比例混合乳化，得到乳液；室温条件下充分搅拌种子溶液后加入乳液，种子量和乳液量的比例为8～12mL/100～140mL，接着在除氧环境下并继续搅拌20～40h，然后升温至60～80℃并保温反应20～24h，依次索提、洗涤、干燥反应后的产物，得到单分散的大孔吸附树脂微球；S2.微球表面接枝聚合物刷形成聚合基质；S3.聚合基质表面接枝碳点制备双功能材料所述步骤S0制备巯基碳点的步骤可以在步骤S3之前的任何时刻。2.如权利要求1所述的用于痕量检测与吸附Fe
3+
离子的双功能材料的制备方法，其特征在于，所述S0.制备巯基碳点的具体过程为：称取0.5～1g的谷胱甘肽，0.3～0.6g的丙二酸，将二者充分溶解在20～30mL的去离子水中，在160～200℃下一步水热反应2～4h，过滤后得到含有巯基，氨基和羧基官能团的碳点悬浮液。3.如权利要求1所述的用于痕量检测与吸附Fe
3+
离子的双功能材料的制备方法，其特征在于，所述S2.微球表面接枝聚合物刷形成聚合基质的具体方法为：以1～2g/20～40mL的比例将所述大孔吸附树脂微球分散于浓度为0.1～0.3mol/L硫酸溶液中，40～60℃条件下反应10～12h，然后将反应后的产物洗涤至中性并干燥得到酸化的大孔吸附树脂微球；以1～2g/30～60mL的比例将酸化的大孔吸附树脂微球加入至二氯甲烷溶液中，150～300r/min的速度下冰浴搅拌，然后边搅拌边依次加入1ml～3ml三乙胺、0.5ml～1.5ml 2
‑
溴异丁酰溴和10mg～20mg 4
‑
二甲基氨基吡啶，维持冰浴反应2～3h后室温反应24h，洗涤并干燥反应后的产物得到大分子引发剂；以0.5～2g/20～30mg/0.5～1mL/10mL的比例将大分子引发剂、2,2'
‑
联吡啶和3
‑
(三烯丙基硅烷基)丙烯酸丙酯依次分散于乙醇
‑
水的混合溶剂中，其中乙醇
‑
水的...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚波林，欧俊杰，韩速，王宏伟，
申请(专利权)人：宁夏伯特利活性炭有限公司，
类型：发明
国别省市：