一种聚吡咯/核壳纳米球的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种聚吡咯/核壳纳米球的制备方法及其应用。首先，利用乳液聚合制备出一种单分散核壳纳米球，然后以此单分散核壳纳米球为模板将吡咯单体包裹在单分散核壳纳米球的表面，从而制备出聚吡咯/核壳纳米球，其能够应用于去除废水中的Cr(VI)。本发明专利技术具有制备工艺简单，纳米球的粒径与表面基团可控等优势，将吡咯在核壳纳米球表面形成一层厚度可控的功能层，不仅提高了吡咯的分散性，而且也达到了对重金属离子的有效去除。

Preparation and Application of a Polypyrrole/Core-Shell Nanosphere

The invention discloses a preparation method and application of polypyrrole/core-shell nanospheres. First, a monodisperse core shell nanospheres were prepared by emulsion polymerization. Then, the monodispersed core shell nanospheres were used as templates to encapsulate pyrrole monomers on the surface of monodisperse core shell nanospheres, and Polypyrrole / core-shell nanospheres were prepared, which could be applied to remove Cr (VI) from wastewater. The invention has the advantages of simple preparation process, controllable particle size and surface groups of nanospheres, etc. The pyrrole is formed a functional layer with controllable thickness on the surface of core-shell nanospheres, which not only improves the dispersion of pyrrole, but also achieves the effective removal of heavy metal ions.

【技术实现步骤摘要】
一种聚吡咯/核壳纳米球的制备方法及其应用
本专利技术涉及一种吸附材料的制备方法及其应用，属于水环境保护领域，具体涉及一种聚吡咯/核壳纳米球的制备方法及其应用。
技术介绍
近年来，工业废水的处理日益受到人们的关注，工业废水中存在大量的有毒、有害物质，如染料分子、重金属粒子离子等，对人们的生活造成了一定的影响。目前，对重金属离子的去除方法有化学沉淀、超滤、吸附、离子交换、反渗透、电渗析和生物法等。其中，吸附法由于成本低、效率高、易于操作等优点，被广泛应用于工业中重金属离子的去除。核壳纳米球具有良好的单分散性、表面易功能化与粒径均一可调等特点，目前在医疗、催化、储能、药物载体等领域占有极其重要的地位。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚吡咯/核壳纳米球的制备方法及其应用。本专利技术思路：利用乳液聚合制备出一种单分散核壳纳米球，然后以此单分散核壳纳米球为模板将吡咯单体包裹在单分散核壳纳米球的表面，从而制备出聚吡咯/核壳纳米球。制备聚吡咯/核壳纳米球的具体步骤为：（1）按照质量比为0.5~5:0.1~2:0.1~2:5~20称取核层单体、壳层单体、表面活性剂和去离子水，将称取的核层单体、壳层单体、表面活性剂分别加入到称取的去离子水中，在60~80℃下搅拌1.0~2.0h，然后将温度调为65~90℃，加入引发剂，引发剂用量为溶液总重量的0.1~2.0%，搅拌反应8~16h，制得单分散核壳纳米球。（2）将FeCl3·6H2O溶解于0.5mol/L的盐酸溶液中，再加入步骤（1）制得的单分散核壳纳米球，所得混合液置于恒温水浴锅中35℃下搅拌30min，单分散核壳纳米球与FeCl3·6H2O的质量比为4:1~3，然后向混合液中逐滴加入吡咯单体，持续搅拌8~12h，吡咯单体与FeCl3·6H2O的摩尔比为1:1.5~3，反应结束后使用无水乙醇与去离子水体积比为1:1的醇水溶液进行洗涤，所得产物在60~80℃下干燥8~12h，即制得聚吡咯/核壳纳米球，该聚吡咯/核壳纳米球的粒径为80~500nm，且表现出良好的单分散性与球形度。所述核层单体为苯乙烯和二乙烯苯中的一种或两种。所述壳层单体为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺和丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯中的一种或多种。所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或两种。所述引发剂为偶氮二异丁氰、过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或多种。本专利技术的聚吡咯/核壳纳米球应用于吸附废水中的Cr(VI)。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术中单分散核壳纳米球的制备过程不需要特殊气氛保护，使用前不需要后处理过程，具有良好的单分散性，粒径均一可控，表面功能基团易调控。（2）本专利技术的聚吡咯/核壳纳米球具有制备过程简单、易工业化生产，表面的聚吡咯厚度可控，且对Cr(VI)具有优异的吸附性能，对工业废水中重金属离子的去除提供了帮助。附图说明图1为本专利技术实施例中制得的单分散核壳纳米球的TEM照片。图2为本专利技术实施例中制得的聚吡咯/核壳纳米球的TEM照片。图3为本专利技术实施例中制得的聚吡咯/核壳纳米球在不同pH值条件下对Cr(VI)的吸附性能曲线。图4为本专利技术实施例中制得的聚吡咯/核壳纳米球的吸附动力学曲线。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施例，但不意味着对本专利技术的任何限制。实施例：（1）将6.02g苯乙烯、0.334g甲基丙烯酸甲酯、0.334g丙烯酸加入到35mL去离子水中，再加入0.003g十二烷基苯磺酸钠，在70℃下搅拌60min，然后将温度调为80℃，再加入0.161g过硫酸铵，搅拌反应10h，制得单分散核壳纳米球。（2）将FeCl3·6H2O溶解于50mL浓度为0.5mol/L的盐酸溶液中，再加入步骤（1）制得的单分散核壳纳米球，单分散核壳纳米球的浓度为15.0g/L，所得混合液置于恒温水浴锅中35℃下搅拌30min，然后向混合液中逐滴加入吡咯单体，持续搅拌12h，吡咯单体的用量为0.6g/L，吡咯单体与FeCl3·6H2O的摩尔比为1:2.3，反应结束后使用无水乙醇与去离子水体积比为1:1的醇水溶液进行洗涤，所得产物在60~80℃下干燥8~12h，即制得聚吡咯/核壳纳米球。将本实施例制得的聚吡咯/核壳纳米球在不同pH值条件下，对Cr(VI)进行吸附性能测试：首先使用0.1~5mol/L的H2SO4和0.1~5mol/L的NaOH溶液对100mg/L的Cr(VI)进行pH值调节，其中溶液体积为50mL，分别将溶液的pH值调节为2~10，加入本实施例制得的吸附剂，吸附一段时间后对残液中的Cr(VI)进行测试。结果表明，当溶液的pH值为2时，对Cr(VI)的吸附效果最佳，去除率为99.11%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚吡咯/核壳纳米球的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）按照质量比为0.5~5:0.1~2:0.1~2:5~20，称取核层单体、壳层单体、表面活性剂和去离子水，将称取的核层单体、壳层单体、表面活性剂分别加入到称取的去离子水中，在60~80℃下搅拌1.0~2.0h，然后将温度调为65~90℃，加入引发剂，引发剂用量为溶液总重量的0.1~2.0%，搅拌反应8~16h，制得单分散核壳纳米球；（2）将FeCl3·6H2O溶解于0.5mol/L的盐酸溶液中，再加入步骤（1）制得的单分散核壳纳米球，所得混合液置于恒温水浴锅中35℃下搅拌30min，单分散核壳纳米球与FeCl3·6H2O的质量比为4:1~3，然后向混合液中逐滴加入吡咯单体，持续搅拌8~12h，吡咯单体与FeCl3·6H2O的摩尔比为1:1.5~3，反应结束后使用无水乙醇与去离子水体积比为1:1的醇水溶液进行洗涤，所得产物在60~80℃下干燥8~12h，即制得聚吡咯/核壳纳米球，该聚吡咯/核壳纳米球的粒径为80~500nm，且表现出良好的单分散性与球形度；所述核层单体为苯乙烯和二乙烯苯中的一种或两种；所述壳层单体为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺和丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯中的一种或多种；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或两种；所述引发剂为偶氮二异丁氰、过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或多种。...

【技术特征摘要】
1.一种聚吡咯/核壳纳米球的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）按照质量比为0.5~5:0.1~2:0.1~2:5~20，称取核层单体、壳层单体、表面活性剂和去离子水，将称取的核层单体、壳层单体、表面活性剂分别加入到称取的去离子水中，在60~80℃下搅拌1.0~2.0h，然后将温度调为65~90℃，加入引发剂，引发剂用量为溶液总重量的0.1~2.0%，搅拌反应8~16h，制得单分散核壳纳米球；（2）将FeCl3·6H2O溶解于0.5mol/L的盐酸溶液中，再加入步骤（1）制得的单分散核壳纳米球，所得混合液置于恒温水浴锅中35℃下搅拌30min，单分散核壳纳米球与FeCl3·6H2O的质量比为4:1~3，然后向混合液中逐滴加入吡咯单体，持续搅拌8~12h...

【专利技术属性】
技术研发人员：高朋，杜琳琳，余传柏，吴夏倪，刘远立，徐旭，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45