【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微纳机器人领域，更具体地说是一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人及其制备方法。
技术介绍
1、随着工业化的发展，水体污染成为了日益严重的难题；为了维护环境和人类健康，需要通过物理或化学的方法进行污染物处理；然而，这些处理办法的效率受到扩散的限制，需要外部的搅拌等手段来提高其速率；此外，常规物理或化学处理方法难以有效的将富集后的污染物或是降解产物去除，且容易引发二次污染。
2、微纳机器人可以对环境产生深远的影响；在污水处理领域，微纳机器人展现出了得天独厚的优势，一方面，这些尺寸在微米或者纳米尺寸的微纳机器人具备天然的优势，例如较高的比表面积，更高的催化效率等等；另一方面，微纳机器人在非接触外场驱动下具有主动运动性，这种微尺度的物体连续运动无需外部搅拌即可实现，从而提高效率并缩短清理时间，使得它们在降解污水中的污染物方面更加便捷高效；
3、利用微纳机器人自身吸附和催化氧化效应是最为常用的污水处理方式；在进行污水处理时只要在污水中加入少量的污水处理微纳机器人和过氧化氢溶液，微纳机器人释放出特定离子(例如铁离子)通过芬顿反应催化分解过氧化氢，释放的氧气推动微纳机器人运动的同时，产生的羟自由基(·oh)具有超强的氧化性，将污水中的大分子污染物氧化降解为无污染的小分子，进而达到净化的作用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人及其制备方法，可以实现定点降解污染物，并方便进行回收，有效防止二次污染。
2、本专利
3、一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人，包括多刺状微纳机器人和涂覆在多刺状微纳机器人上的磁性涂层，所述磁性涂层上涂覆有光热材料涂层；
4、所述多刺状微纳机器人由包覆有磁性涂层的花粉颗粒进行高温碳化处理去除花粉获得，所述花粉颗粒基于太阳花花粉制备而成；
5、所述磁性涂层为四氧化三铁层；
6、所述光热材料涂层为聚吡咯层；
7、一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人制备方法，该方法包括以下步骤：
8、s1：对提取的太阳花花粉加工形成尺寸均一的花粉颗粒；
9、s2：对花粉颗粒进行提纯后清洗并干燥处理；
10、s3：通过共沉积法将四氧化三铁包覆在花粉颗粒表面上形成磁性涂层；
11、s4：对包覆有四氧化三铁涂层的花粉颗粒进行高温碳化处理获得去除花粉的多刺状磁性微纳机器人；
12、s5：用原位氧化聚合法将聚吡咯施加到磁性多刺状颗粒上获得具有光热材料涂层的多刺状磁性微纳机器人；
13、所述s1中太阳花花粉加工形成尺寸均一花粉颗粒的过程为：提取太阳花花粉后对太阳花花粉进行碾碎获得花粉颗粒，对碾碎后的花粉颗粒进行超声分散处理，使用分步式过滤的方法获得尺寸均一的花粉颗粒；
14、所述s2中，花粉颗粒的提纯过程包括两次浸泡处理；
15、第一次浸泡处理：将花粉颗粒浸泡在氯仿和甲醇混合溶液中24h，以溶解花粉颗粒中掺杂的有机介质，随后60℃下真空烘干12h，所述氯仿与甲醇混合溶液的体积比为3：1；
16、第二次浸泡处理：在1mol/l的盐酸溶液中浸泡1h，去除剩余的有机物，随后用去离子水冲洗3次，得到干净、分散的花粉粒子；
17、所述s3中，共沉积法包括以下步骤：
18、s31：将100mg所制备的干燥的花粉颗粒分散在150ml去离子水中，并向分散体系中添加59mg六水合氯化亚铁和60mg七水合硫酸亚铁；
19、s32：所得悬浊液在氮气的保护下以50℃水浴搅拌1小时，将氨溶液逐滴加入分散体系中，使分散体系的ph值达到8至9，在水浴中将温度设定为55℃后将混合物再搅拌0.5小时；
20、s33：待分散体系中固体沉积后，利用永磁体分离黑色沉积，并用去离子水冲洗粉末3次，在60℃下干燥12.0小时；
21、s34：重复步骤s31至步骤s33建立不同厚度的四氧化三铁的涂层；
22、所述s4中高温碳化处理的过程为：将涂覆由四氧化三铁层的花粉颗粒在真空度0.5pa的条件下以0.5℃/min的速度加热至峰值温度600℃，然后在该温度下保持4小时，冷却后提取得到无生物质的多刺状磁性微纳机器人；
23、所述s5中原位氧化聚合法包括以下步骤：
24、s51：将10mg的磁性多刺状颗粒分散到溶解有30mg聚乙烯醇和10mg十二烷基苯磺酸钠的10ml去离子水中，所得悬浊液在室温下超声分散20min；
25、s52：搅拌2h后，将40μl吡咯单体加入上述分散体系中，混合物再搅拌40min；
26、s53：然后向上述待分散体系中逐滴滴加含40mg六水合氯化亚铁的水溶液；
27、s54：在室温下反应12h后，利用永磁体分离黑色沉积，并用去离子水冲洗粉末3次；
28、s55：在室温下干燥12h得到用于污水处理的多刺状磁性微机器人。
29、本专利技术的有益效果为：
30、通过共沉淀工艺将磁性涂层涂敷在多刺状微纳机器人的外表面以实现磁驱动，控制多刺状微纳机器人的运动状态，可以实现定点降解污染物，并进行回收，防止二次污染，四氧化三铁涂层释放铁离子通过芬顿反应催化过氧化氢分解释放羟自由基实现污水净化的作用；
31、通过高温碳化处理后获得多刺状结构使得多刺状磁性微纳机器人具有更高的比表面积，使得多刺状磁性微纳机器人具有更高的催化效率；
32、通过原位氧化聚合工艺将聚吡咯光热转化材料涂层涂敷在多刺状磁性微纳机器人表面，聚吡咯具有良好的光热效应，在光照的条件下可以促进四氧化三铁释放铁离子，提高多刺状磁性微纳机器人催化分解过氧化氢处理污水的效率。
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1.一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人，包括多刺状微纳机器人和涂覆在多刺状微纳机器人上的磁性涂层，其特征在于：所述磁性涂层上涂覆有光热材料涂层。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人，其特征在于：所述多刺状微纳机器人由包覆有磁性涂层的花粉颗粒进行高温碳化处理去除花粉获得，所述花粉颗粒基于太阳花花粉制备而成。
3.根据权利要求1所述的一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人，其特征在于：所述磁性涂层为四氧化三铁层。
4.根据权利要求1所述的一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人，其特征在于：所述光热材料涂层为聚吡咯层。
5.一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
6.根据权利要求6所述的一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人制备方法，其特征在于：所述S1中太阳花花粉加工形成尺寸均一花粉颗粒的过程为：提取太阳花花粉后对太阳花花粉进行碾碎获得花粉颗粒，对碾碎后的花粉颗粒进行超声分散处理，使用分步式过滤的方法获得尺寸均一的花粉颗粒。
7.根据权利要求6所述的一种污水处理的
8.根据权利要求6所述的一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人制备方法，其特征在于：所述S3中，共沉积法包括以下步骤：
9.根据权利要求6所述的一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人制备方法，其特征在于：所述S4中高温碳化处理的过程为：将涂覆由四氧化三铁层的花粉颗粒在真空度0.5Pa的条件下以0.5℃/min的速度加热至峰值温度600℃，然后在该温度下保持4小时，冷却后提取得到无生物质的多刺状磁性微纳机器人。
10.根据权利要求6所述的一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人制备方法，其特征在于：所述S5中原位氧化聚合法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人，包括多刺状微纳机器人和涂覆在多刺状微纳机器人上的磁性涂层，其特征在于：所述磁性涂层上涂覆有光热材料涂层。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人，其特征在于：所述多刺状微纳机器人由包覆有磁性涂层的花粉颗粒进行高温碳化处理去除花粉获得，所述花粉颗粒基于太阳花花粉制备而成。
3.根据权利要求1所述的一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人，其特征在于：所述磁性涂层为四氧化三铁层。
4.根据权利要求1所述的一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人，其特征在于：所述光热材料涂层为聚吡咯层。
5.一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
6.根据权利要求6所述的一种污水处理的多刺状磁性微纳机器人制备方法，其特征在于：所述s1中太阳花花粉加工形成尺寸均一花粉颗粒的过程为：提取太阳花花...
【专利技术属性】
技术研发人员：于世民，刘辰禄，成昊远，赵明蕙，李天龙，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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