功能化高分子材料用于鈾酰離子的吸附和檢測(cè)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(jì)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(jì)合成具有特殊表面結(jié)構(gòu)的粒子仍是一個(gè)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(jī)會(huì)接觸到鈾，從而

2、會(huì)對(duì)人體造成很大的傷害。因此對(duì)于鈾元素的吸附分離和探測(cè)就成為了目前人們研究的熱點(diǎn)。本論文基于這兩個(gè)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(duì)鈾酰離子的吸附分離和檢測(cè)。
　　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(tuán)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(dāng)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(dá)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(diǎn)，預(yù)期在吸附分離材料方面具有良好的應(yīng)用前景

4、。
　　（2） 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(jìn)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(shí)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(diǎn)。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。
　　（3）卟啉溫度敏感性聚合物用于痕量鈾酰離子的檢測(cè)。
　　長(zhǎng)期以來研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境中的鈾酰離子對(duì)人體可以造成極大的傷害，美國國家環(huán)境保護(hù)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(cè)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(cè)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(cè)。在優(yōu)選的實(shí)驗(yàn)條件下，該檢測(cè)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(duì)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(jiǎn)單的離心進(jìn)行濃縮，可以在響應(yīng)范圍內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，