一种基于静电纺丝的铟离子选择性分离印迹纳米纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于静电纺丝的铟离子选择性分离印迹纳米纤维的制备方法，其包括如下步骤：（1）将印迹功能单体与铟盐混匀；所述的印迹功能单体包括甲基丙烯酸与乙烯基膦酸中的至少一种；（2）向步骤（1）获得的产物中加入溶剂、纺丝聚合物单体和引发剂，混匀，进行聚合反应；（3）使用步骤（2）获得的产物进行静电纺丝，得纳米纤维；（4）对步骤（3）获得的纳米纤维进行洗涤，移除铟离子。本发明专利技术还公开了通过上述制备方法获得的铟离子选择性分离印迹纳米纤维，并将其应用于铟离子的专一选择性分离。本发明专利技术将静电纺丝技术应用于铟离子选择性分离印迹纳米纤维的制备，实现了铟离子的高效专一性分离。离。离。

【技术实现步骤摘要】
一种基于静电纺丝的铟离子选择性分离印迹纳米纤维的制备方法


[0001]本专利技术属于材料领域，具体涉及一种基于静电纺丝的铟离子选择性分离印迹纳米纤维的制备方法。

技术介绍

[0002]铟具有良好的光渗透性和导电性，广泛应用于电子工业航空航天、太阳能电池新材料、合金制造等领域。其中，几乎70％铟都用于生产ITO薄膜，而ITO薄膜是液晶显示器、电致发光显示器、太阳能电池中最常用的薄膜材料。然而，铟资源非常稀缺，在地壳中储量仅有约5万吨，可被分离提取利用的量不超过1.5万吨。因此，从矿冶、工业废弃物中回收铟是一个重要课题。目前，铟的回收来源主要包括炼锌废渣和废弃液晶显示屏等。
[0003]现有技术中，铟的回收方法主要包括溶剂萃取法和离子交换树脂吸附法。溶剂萃取法工艺复杂，且需要使用大量有机溶剂，不利于环保；离子交换树脂吸附法无法实现铟与其他元素的分离，不具备选择性。此外，现有技术中还公开了酸浸法、生物浸出法等回收方法，均无法同时兼顾环保与选择性分离。
[0004]分子印迹技术(Molecular Imprinting Technology，MIT)，是利用分子印迹聚合物模拟酶
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底物或抗体
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抗原之间的相互作用，对模板分子进行专一识别的技术。通过模板和单体上的官能团之间的相互作用在模板分子周围自组装的单体聚合形成分子印迹聚合物(MIP)，随后将部分或全部移除模板，留下与模板在尺寸和形状上互补的空腔，获得的空腔可以作为模板分子的选择性结合位点。应用分子印迹技术有望解决铟离子的选择性分离问题；然而，现有的分子印迹材料基本都呈现颗粒甚至粉体形态，在流动过程中存在较大的流动阻力，并不利于实际工业应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述现有技术存在的不足，提供一种基于静电纺丝的铟离子选择性分离印迹纳米纤维的制备方法，解决了铟离子回收中的专一性分离问题。
[0006]具体技术方案如下：
[0007]本专利技术的目的之一是提供一种基于静电纺丝的铟离子选择性分离印迹纳米纤维的制备方法，其包括如下步骤：
[0008](1)将印迹功能单体与铟盐混匀，形成功能单体
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模板复合物；所述的印迹功能单体包括甲基丙烯酸与乙烯基膦酸中的至少一种；
[0009](2)向步骤(1)获得的产物中加入溶剂、静电纺丝聚合物单体和引发剂，混匀，进行聚合反应；
[0010](3)使用步骤(2)获得的产物进行静电纺丝，得到纳米纤维；
[0011](4)对步骤(3)获得的纳米纤维进行洗涤，移除铟离子，得到铟离子选择性分离印迹纳米纤维。
[0012]本专利技术中，印迹功能单体与In
3+
形成功能单体
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模板复合物，加入溶剂、静电纺丝聚合物单体和引发剂后，发生聚合反应，生成溶于溶剂的聚合物，然后通过静电纺丝将其制备成纳米纤维。此时，In
3+
已镶嵌入纳米纤维表面。再通过洗涤将镶嵌的In
3+
移除，即可留下吸附空位。
[0013]传统印迹材料基本都呈现颗粒甚至粉体形态，在流动过程中存在较大的流动阻力，并不利于实际工业应用。本专利技术将静电纺丝技术应用于印迹材料制备，得到纤维状印迹材料，克服了上述问题。并且，本专利技术制备的印迹材料绝大部分吸附空穴都位于纤维表面，具有更快的吸附速率。
[0014]本专利技术中，以甲基丙烯酸或乙烯基膦酸作为印迹功能单体。甲基丙烯酸，由于羧基具有强的亲水性，导致制备得到的印迹材料具有更快的吸附速率和更快的解吸速率；而以乙烯基膦酸为印迹功能单体制备的印迹材料，尽管吸附速率和解吸速率没有前者快，但是膦酸基于铟离子存在更强的结合力，具有更大的吸附容量。
[0015]进一步，步骤(1)中：所述的铟盐为硫酸铟。
[0016]进一步，步骤(1)中：当印迹功能单体为甲基丙烯酸时，甲基丙烯酸与铟离子的摩尔比为(1～2.5):1，优选为1.5:1；当印迹功能单体为乙烯基膦酸时，乙烯基膦酸与铟离子的摩尔比为(0.5～2.5):1，优选为(0.5～1):1，更优选为0.75:1。
[0017]进一步，步骤(1)中：进行超声处理，使印迹功能单体与铟离子充分接触。优选在室温条件下超声5～60min，更优选为室温条件下超声处理20～40min。
[0018]进一步，印迹功能单体与静电纺丝聚合物单体的体积比为(0.05～0.5):1，优选为(0.2～0.5):1。
[0019]进一步，步骤(2)中：所述的静电纺丝聚合物单体优选为丙烯腈、偏二氟乙烯、对氯甲基苯乙烯中的至少一种。
[0020]进一步，步骤(2)中：所述的溶剂优选为N,N
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二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。
[0021]进一步，步骤(2)中：所述的引发剂优选为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
[0022]进一步，步骤(2)中：步骤(2)中：溶剂与静电纺丝聚合物单体的体积比优选为(5～20):1。
[0023]进一步，步骤(2)中：聚合反应的条件优选为50～90℃反应2～48h，更优选为60～80℃反应18～36h。
[0024]进一步，步骤(2)中：通过超声处理混匀。优选超声10～30min。
[0025]进一步，步骤(3)中：静电纺丝的条件优选为室温条件下，电压15～18kV，流速为0.10～0.30mL/min，接收距离为15～18cm。
[0026]进一步，步骤(4)中：使用稀硫酸或稀硝酸对纳米纤维进行洗涤。用于洗涤的稀硫酸的浓度优选为0.1～2.0mol/L，更优选为0.5～2.0mol/L。
[0027]进一步，步骤(4)中：洗涤移除铟离子后，对纳米纤维进行干燥。优选干燥条件为在真空干燥箱中30～70℃干燥4～24h。
[0028]本专利技术的目的之二是提供一种使用上述制备方法获得的铟离子选择性分离印迹纳米纤维。
[0029]本专利技术的目的之三是提供上述铟离子选择性分离印迹纳米纤维在铟离子选择性分离中的应用。本专利技术中的纳米纤维材料中留下了专一性的In
3+
吸附空位，实现了对In
3+
高效专一性分离。
[0030]本专利技术的有益效果如下：
[0031]本专利技术将静电纺丝技术应用于铟离子选择性分离印迹纳米纤维的制备，实现了铟离子的高效专一性分离。本专利技术将静电纺丝技术应用于印迹材料的制备，得到纤维状印迹材料，克服了传统的颗粒状或粉状印迹材料流动阻力大的问题，更适于工业应用。通过该法所制备的印迹材料对铟离子的最大吸附容量可达到153.2mg/g，吸附平衡时间为15min以内，对铟离子具有优良的选择性能。本专利技术的铟离子选择性分离印迹纳米纤维可应用于从炼锌废渣和废弃液晶显示屏等废弃物中专一性回收铟离子。
附图说明
[0032]图1为实施例1制备获得的铟离子选择性分离印迹纳米纤维的SEM图；
[0033]图2为实施例1制备获得的铟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于静电纺丝的铟离子选择性分离印迹纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将印迹功能单体与铟盐混匀；所述的印迹功能单体包括甲基丙烯酸与乙烯基膦酸中的至少一种；（2）向步骤（1）获得的产物中加入溶剂、静电纺丝聚合物单体和引发剂，混匀，进行聚合反应；（3）使用步骤（2）获得的产物进行静电纺丝，得到纳米纤维；（4）对步骤（3）获得的纳米纤维进行洗涤，移除铟离子，得到铟离子选择性分离印迹纳米纤维。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：所述的铟盐为硫酸铟。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：当印迹功能单体为甲基丙烯酸时，甲基丙烯酸与铟离子的摩尔比为(1~2.5):1；当印迹功能单体为乙烯基膦酸时，乙烯基膦酸与铟离子的摩尔比为(0.5~2.5):1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，印迹功能单体与静电纺丝聚合物单体的体积比为(0.05~...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，张林，王海超，文志东，
申请(专利权)人：烟台新旧动能转换研究院暨烟台科技成果转移转化示范基地，
类型：发明
国别省市：