CN106832290A - 一种锂离子印迹聚合材料的制备方法及其用途 - Google Patents

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张宇锋
谢阿田
刘思玮
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Abstract

本发明提供了一种锂离子印迹聚合材料的制备方法及其用途，步骤如下：将12‑冠4、LiCl均匀分散到去离子水中，磁力搅拌20min后，加入3‑氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，继续搅拌5min后，加入四硅酸乙酯(TEOS)及催化剂引发聚合，离心并用乙醇多次洗涤样品后置于烘箱中，烘干；将烘干的材料酸洗，得到锂离子印迹聚合材料。本发明采用离子印迹技术制备具有特异性识别的印迹聚合材料，在其他竞争离子存在下能有效的识别并吸附锂离子。

Description

一种锂离子印迹聚合材料的制备方法及其用途
技术领域
本发明涉及一种锂离子印迹聚合材料的制备方法及其用途，属环境功能材料制备技术领域。
背景技术
锂是自然界中原子半径最小、质量最轻的碱金属，呈银白色，具有许多特殊的物理、化学性质。锂及其化合物广泛应用于国民经济的各个领域，不仅在传统的消费领域如玻璃、陶瓷、润滑剂等领域起到重要作用，也推动了高新技术领域如锂电池、核能、航空航天等领域的发展，被誉为“21世纪的新能源”，是国民经济和国防建设中具有重要意义的战略物资。近年来随着锂的市场需求量不断增长，陆地上的锂资源已远不能满足需求，从液态锂资源中提取锂成为人们关注的热点，已成为锂工业发展的主攻方向。
盐湖卤水中的锂储量巨大，且以离子形态存在，为锂盐生产提供了理想的原料形态，从而避免了固体锂矿复杂的工艺流程，可使生产成本、总投资分别降低近40％。因此，从盐湖卤水中提取锂将代替伟晶岩提锂成为锂工业的主流，并在锂工业发展中较长期占主导地位。当今溶液提锂的方法主要有沉淀法、蒸发结晶法、溶剂萃取法、锻烧浸取法、盐析法、碳化法和吸附剂法。其中，盐湖卤水提锂较成熟的方法是蒸发结晶一沉淀法，但该方法不太适用于高镁锂比的盐湖卤水。离子印迹技是根据模板分子的理化性质来制备识别位点，目标离子与具有相互作用力的功能单体(通常为小分子化合物)在引发剂的作用下与交联剂进行聚合反应，再用适当的洗脱剂脱除模板离子,得到具有专属印迹空隙的离子印迹聚合材料，脱除离子后形成的孔穴与印迹离子的形状相似、大小相匹配，这种方式将离子引入到印迹聚合材料中形成记忆功能，使该印迹聚合材料就具有了很高的特异选择和吸附性，在其他竞争离子存在下能有效的识别并吸附目标物。
因此本发明通过离子印迹技术，制备具有选择性识别锂的锂离子印迹聚合材料。
发明内容
本发明涉及一种锂离子印迹聚合材料的制备方法。首先，将0.2mmol的12-冠-4、0.2mmol LiCl均匀分散到20mL去离子水中，磁力搅拌20min后，加入1mmol 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，继续搅拌5min后，加入4mmol四硅酸乙酯(TEOS)、0.5mL氨水50℃引发聚合，聚合反应持续16h，离心并用乙醇多次洗涤样品后置于烘箱中，60℃烘干，得到锂离子印迹聚合材料。将制备好的离子印迹聚合材料利用1mol/L HCl溶液酸洗，洗去锂离子，得到对锂离子具有特异性识别的印迹聚合材料材料。制备非印迹聚合材料除不加入目标物LiCl以外，其他制备方法与印迹聚合材料制备方法相同。
本发明采用的技术方案是：
一种锂离子印迹聚合材料的制备方法，步骤如下：
将12-冠4、LiCl均匀分散到去离子水中，磁力搅拌20min后，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，继续搅拌5min后，加入四硅酸乙酯(TEOS)及催化剂引发聚合，离心并用乙醇多次洗涤样品后置于烘箱中，烘干；将烘干的材料酸洗，得到锂离子印迹聚合材料。
所述12-冠-4、LiCl、3-氨丙基三乙氧基硅烷、四硅酸乙酯在去离子水中的物质的量浓度比为0.2:0.2:1:4。
所使用的催化剂为氨水，所述氨水的质量分数为25～28％，所述氨水与去离子水的体积比为1:40。
所述引发聚合的温度为50℃，时间为16h。
在酸洗时，所使用的酸为1mol/L盐酸。
所述的锂离子印迹聚合材料用于识别并吸附锂离子。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明本12-冠-4对锂离子有很好的选择络合性能，12-冠-4孔径的大小恰好与锂离子的直径大小相匹配，是分离和分析锂离子的优良化学试剂。
(2)制备锂离子印迹聚合材料的方法简单、机械性能好、结构稳定。
(3)本发明采用离子印迹技术制备具有特异性识别的印迹聚合材料，在其他竞争离子存在下能有效的识别并吸附锂离子。
附图说明
图1为实施例2制备的锂离子印迹聚合材料的扫描电镜图；
图2为实施例2为印迹聚合材料和非印迹聚合材料的平衡吸附曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：
锂离子印迹聚合材料(MIP)：将0.1mmol的12-冠-4、0.1mmol LiCl均匀分散到20mL去离子水中，磁力搅拌20min后，加入0.5mmol 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，继续搅拌5min后，加入2mmol四硅酸乙酯(TEOS)、0.5mL质量分数为25～28％的氨水50℃引发聚合，聚合反应持续16h，离心并用乙醇多次洗涤样品后置于烘箱中，60℃烘干，得到锂离子印迹聚合材料。将制备好的印迹聚合材料利用1mol/L HCl溶液酸洗，洗去锂离子，得到对锂离子具有特异性识别的印迹聚合材料材料。制备非印迹聚合材料(NIP)除不加入目标物LiCl以外，其他制备方法与印迹聚合材料制备方法相同。
实施例2：
锂离子印迹聚合材料(MIP)：将0.2mmol的12-冠-4、0.2mmol LiCl均匀分散到20mL去离子水中，磁力搅拌20min后，加入1mmol 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，继续搅拌5min后，加入4mmol四硅酸乙酯(TEOS)、0.5mL质量分数为25～28％的氨水50℃引发聚合，聚合反应持续16h，离心并用乙醇多次洗涤样品后置于烘箱中，60℃烘干，得到锂离子印迹聚合材料。将制备好的印迹聚合材料利用1mol/L HCl溶液酸洗，洗去锂离子，得到对锂离子具有特异性识别的印迹聚合材料材料。制备非印迹聚合材料(NIP)除不加入目标物LiCl以外，其他制备方法与印迹聚合材料制备方法相同。
图1为实施例2制备锂离子印迹聚合材料的扫描电镜图；从图中可以看到制备的离子印迹聚合材料约250nm，且形貌规则。
图2为实施例2为印迹聚合材料和非印迹聚合材料的平衡吸附曲线；从曲线中可以看出印迹聚合材料的吸附量明显大于非印迹聚合材料的吸附量。
实施例3：
锂离子印迹聚合材料(MIP)：将0.3mmol的12-冠-4、0.3mmol LiCl均匀分散到20mL去离子水中，磁力搅拌20min后，加入1.5mmol 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，继续搅拌5min后，加入6mmol四硅酸乙酯(TEOS)、0.5mL质量分数为25～28％的氨水50℃引发聚合，聚合反应持续16h，离心并用乙醇多次洗涤样品后置于烘箱中，60℃烘干，得到锂离子印迹聚合材料。将制备好的印迹聚合材料利用1mol/L HCl溶液酸洗，洗去锂离子，得到对锂离子具有特异性识别的印迹聚合材料材料。制备非印迹聚合材料(NIP)除不加入目标物LiCl以外，其他制备方法与印迹聚合材料制备方法相同。

Claims (6)

1.一种锂离子印迹聚合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
将12-冠4、LiCl均匀分散到去离子水中，磁力搅拌20min后，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，继续搅拌5min后，加入四硅酸乙酯及催化剂引发聚合，离心并用乙醇多次洗涤样品后置于烘箱中，烘干；将烘干的材料酸洗，得到锂离子印迹聚合材料。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子印迹聚合材料的制备方法，其特征在于，所述12-冠-4、LiCl、3-氨丙基三乙氧基硅烷、四硅酸乙酯在去离子水中的物质的量浓度比为0.2:0.2:1:4。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子印迹聚合材料的制备方法，其特征在于，所使用的催化剂为氨水，所述氨水的质量分数为25～28％，所述氨水与去离子水的体积比为1:40。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子印迹聚合材料的制备方法，其特征在于，所述引发聚合的温度为50℃，时间为16h。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子印迹聚合材料的制备方法，其特征在于，在酸洗时，所使用的酸为1mol/L盐酸。
6.权利要求1～5任意一项所述的方法制备的锂离子印迹聚合材料的用途，其特征在于，所述的锂离子印迹聚合材料用于识别并吸附锂离子。
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