功能化高分子材料用于鈾酰離子的吸附和檢測研究.pdf

1、各向異性的粒子由于具有不同于各向同性粒子的特殊性質(zhì)，而被廣泛應(yīng)用于納米技術(shù)、生物技術(shù)、電子工業(yè)和清潔能源等方面。近年來吸引了大批材料學(xué)家的關(guān)注，設(shè)計合成了許多新型的納米、微米尺寸且具有各種功能的各向異性粒子。然而，普通的合成方法得到的微粒通常是有著光滑表面的球形，因此設(shè)計合成具有特殊表面結(jié)構(gòu)的粒子仍是一個需要深入研究的領(lǐng)域。另一方面，鈾是一種普遍存在于環(huán)境中的放射性元素。由于鈾是核能和核武器的主要組成成分，人們有很大的機會接觸到鈾，從而

2、會對人體造成很大的傷害。因此對于鈾元素的吸附分離和探測就成為了目前人們研究的熱點。本論文基于這兩個方面，研究了功能化高分子材料用于非球形乳膠粒子的合成及對鈾酰離子的吸附分離和檢測。
　　本論文的具體研究如下：
　?。?）新型巨表面活性劑合成核桃仁狀聚苯乙烯乳膠粒子及其超疏水性質(zhì)的研究。
　　利用一種新型的巨表面活性劑“一鍋法”乳液聚合制備了具有微納雙重結(jié)構(gòu)的核桃仁狀聚苯乙烯乳膠粒子。該巨表面活性劑是通過將聚乙二醇單甲醚

3、（MPEG）接枝到帶有氯基團的啞鈴形粒子上得到的。用巨表面活性劑作為乳化劑制得了大小可調(diào)、近乎單分散的核桃仁狀聚苯乙烯乳膠粒子。當把表面的 MPEG移除后，利用該核桃仁狀聚苯乙烯乳膠粒子制得膜表現(xiàn)出超疏水的性質(zhì)，它的靜態(tài)接觸角達到151o。這部分的工作表明，利用巨表面活性劑“一鍋法”乳液聚合是制備核桃仁狀粒子和超疏水膜的有效手段。與表面光滑的球型粒子相比，核桃仁狀粒子具有大尺寸、大比表面積的特點，預(yù)期在吸附分離材料方面具有良好的應(yīng)用前景

4、。
　?。?） pH響應(yīng)的核桃仁狀聚苯乙烯乳膠粒子可逆超疏水性質(zhì)的研究及鈾酰離子的吸附。
　　利用新型的巨表面活性劑“一鍋法”乳液聚合制備出具有pH響應(yīng)性的核桃仁狀聚苯乙烯乳膠粒子。該巨表面活性劑的制備是通過將4-乙烯基吡啶（P4VP）接枝到雪人型的OCPS-PS粒子上得到的。利用制得的巨表面活性劑作為乳化劑進行乳液聚合，制備了大小可調(diào)、近于單分散性的pH響應(yīng)性核桃仁狀聚苯乙烯乳膠粒子。利用該種粒子的 pH響應(yīng)性，通過調(diào)節(jié)

5、pH，該粒子膜可以實現(xiàn)可逆超疏水的轉(zhuǎn)化：酸性條件下膜表現(xiàn)為親水；堿性條件下表現(xiàn)出超疏水的性質(zhì)，并表現(xiàn)出可逆循環(huán)的特點。將這種粒子用于鈾的吸附分離方面，在酸性條件下可大容量的吸附碳酸鈾酰離子，在中性條件下將碳酸鈾酰離子釋放。
　?。?）卟啉溫度敏感性聚合物用于痕量鈾酰離子的檢測。
　　長期以來研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境中的鈾酰離子對人體可以造成極大的傷害，美國國家環(huán)境保護局（EPA）規(guī)定飲用水中的最大含鈾量不能超過150 nM。因此建立快速

6、高效的檢測方法是十分必要的。本研究合成了一種溫度敏感性的熒光檢測器，5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉封端的溫敏性的聚（N-異丙基丙烯酰胺），用于水溶液中痕量鈾酰離子的檢測。在優(yōu)選的實驗條件下，該檢測器在1.0×10-7到1.0×10-3 M的濃度范圍內(nèi)顯示出穩(wěn)定的響應(yīng)性和高的選擇性。對于較低濃度的鈾酰離子（例如1.0×10-8或10-9 M），該水溶液在高于32 oC的條件下通過簡單的離心進行濃縮，可以在響應(yīng)范圍內(nèi)進行檢測，