水分散性良好的磁性殼聚糖亞微球的合成及其應(yīng)用.pdf

1、核殼結(jié)構(gòu)的磁性聚合物微球是將磁性和聚合物結(jié)合到一起的復(fù)合材料，其含有的磁性使粒子便于分離；而聚合物層較多活性基團的存在也增加了表面修飾反應(yīng)的可操作性。此前對磁性聚合物亞微球已多有研究，其中微球內(nèi)核大多是粒徑20 nm左右的γ-Fe2O3或Fe3O4納米粒子，通常以這種粒子為核的磁性聚合物粒子磁性都不高，而且粒徑大小不易控制。單分散性良好的 Fe3O4膠體納米粒子簇（magnetite colloid nanocrystal cluste

2、rs，MCNCs）的成功制備較好地解決了內(nèi)核磁性不高的問題，其采用溶劑熱法合成，粒徑在200~800 nm之間可方便調(diào)控，且具有高磁性。殼聚糖（chitosan，CS）是自然界中廣泛存在的天然高分子化合物，具有良好的生物相容性，且含有大量的羥基和氨基等活性基團，非常利于修飾反應(yīng)的進行。課題組內(nèi)之前將 MCNCs和 CS相結(jié)合合成了Fe3O4@PAA/CS亞微球，該微球具有較多優(yōu)點，如合成方法簡單、磁性強、表面可修飾基團多和反應(yīng)造價低，但

3、水分散性不好，不利于其在水相中的應(yīng)用。本文在原有體系的基礎(chǔ)上，以增強Fe3O4@PAA/CS的水分散穩(wěn)定性為目的，分別向體系中加入采用聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)和聚乙二醇（PEG），成功合成了 Fe3O4@CS/PAA-PNIPAM亞微球和 Fe3O4@CS/PAA-PEG亞微球，二者水分散性均良好，且分別在催化和吸附方面表現(xiàn)出了優(yōu)良的性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴原有體系中聚合反應(yīng)為普通自由基聚合，聚合不均勻，

4、因此本實驗中采用可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合反應(yīng)（RAFT）這一活性聚合反應(yīng)。實驗中首先合成PNIPAM大分子 RAFT試劑（PNIPAM-RAFT），然后將其與表面含有羧基的MCNCs，丙烯酸（AA）、CS等混合一步合成Fe3O4@CS/PAA-PNIPAM亞微球。用TG研究了聚合物殼層在MCNCs上的接枝率情況，并用VSM測定了包覆殼層前后的磁強度變化。用紫外分光光度法測定了Fe3O4@CS/PAA-PNIPAM微球在25 oC和40

5、oC時透光率的變化，并與Fe3O4@CS/PAA亞微球相對比，發(fā)現(xiàn)不但水分散性得到了改善，而且具有了對溫度敏感的性質(zhì)，這一點通過DLS的測定也得到了印證。而通過FI-IR和zeta電勢的測定，證實了酸酐和季銨鹽被修飾到了亞微球表面，成功證明了新制備亞微球進行表面修飾反應(yīng)的效能。實驗中對Fe3O4@CS/PAA-PNIPAM的吸附催化能力做了研究，基本思路是先用微球吸附氯金酸，再原位還原得到 Fe3O4@CS/PAA-Au。硼氫化鈉（Na

6、BH4）還原對硝基苯酚（4-NP）是催化反應(yīng)中的典型反應(yīng)，實驗中我們也采用這一反應(yīng)來驗證催化效果。通過實驗發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e3O4@CS/PAA-Au對4-NP的還原有優(yōu)異的催化效果，并且還原速率也可方便調(diào)控。⑵實驗依然以改善磁性殼聚糖亞微球的水分散性為切入點，向Fe3O4@CS/PAA亞微球原有的體系中加入PEG大分子單體，仍然通過一步法合成 Fe3O4@CS/PAA-PEG亞微球。根據(jù)熱重分析結(jié)果，我們得到了反應(yīng)前后MCNCs的質(zhì)量變化數(shù)值

7、，進而求出聚合物殼層的接枝率。DLS則測定了微球粒徑和分散系數(shù)（PDI）的變化，也證明了水分散穩(wěn)定性的改善，而濁度的變化也證實了上述結(jié)論。酸性橙7（AO7）是工業(yè)和科學(xué)研究中都常用的一種染料，但AO7染料廢水的有效處理依舊是個難題。實驗中我們以新制備的Fe3O4@CS/PAA-PEG亞微球為吸附劑，試驗其對AO7溶液的吸附效果。通過對吸附時間、吸附溫度和溶液pH值等條件的考察，我們發(fā)現(xiàn)新制備的微球不但對AO7染料有很強的吸附效果，而且吸