一種在聚丙烯表面固定層狀雙氫氧化物的方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在聚丙烯表面固定層狀雙氫氧化物的方法及其應用，應用于實驗室中少量待處理溶液樣品的污染物去除。
【背景技術】
[0002]層狀雙氫氧化物是一種天然存在或人工合成的由兩種或兩種以上金屬陽離子構(gòu)成帶正電的主層板，層板間具有可供交換的陰離子結(jié)構(gòu)的層狀結(jié)構(gòu)化合物。其結(jié)構(gòu)通式為[M2+! XM3+X(OH)2]x+(An)x7n.mH20，其中M2+和M3+分別代表二價和三價的金屬陽離子，A n代表層間陰離子。由于其具有層間陰離子的可交換性、層板陽離子的可變化性、記憶效應及表面積較大等特殊性質(zhì)，在吸附、催化、電化學以及醫(yī)藥等領域具有廣闊的應用前景。同時由于其層板帶有大量正電荷，可以用于溶液中陰離子化合物的吸附去除([l]Chen C, GunawanP, Xu R.Journal of Materials Chemistry, 2011, 21 (4):1218-1225)0
[0003]為了拓展層狀雙氫氧化物在修飾電極，催化薄膜，化學檢測器以及吸附材料領域的應用，將層狀雙氫氧化物制成薄層并固定在適當?shù)幕妆砻婢哂兄匾膶嶋H意義。目前主要的層狀雙氫氧化物薄層固定化方法主要有溶劑熱法、膠體沉積法、靜電吸附法以及原位生長法等，但這些方法存在著制備得到的薄層不均勻、連續(xù)性差或者制備方法復雜的缺點，不適用于層狀雙氫氧化物在化學惰性較強且表面光滑的聚丙烯塑料離心管表面的固定化修飾，無法實現(xiàn)對水中污染物的吸附去除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種普遍適用的、穩(wěn)定的、環(huán)境友好的便攜式聚丙烯樣品凈化裝置及其制備方法。
[0005]本發(fā)明為解決上述問題提供的技術方案為:
[0006]—種在聚丙烯表面固定層狀雙氫氧化物的方法，包括以下步驟:
[0007](I)首先配制多巴胺堿性溶液，將其在空氣中氧化至棕色，得到預氧化的多巴胺堿性溶液；
[0008](2)將步驟⑴所得的預氧化的多巴胺堿性溶液加入聚丙烯離心管中，30-50°C水浴反應6_8h，然后依次用純水和甲醇洗滌，烘干，得到內(nèi)壁修飾有聚多巴胺層的聚丙烯離心管;
[0009](3)將二價金屬離子、三價金屬離子和CO(NH2)2—同溶于水中，混合均勻后加入內(nèi)壁修飾有聚多巴胺層的聚丙烯離心管中，將聚丙烯離心管密封，90-98°C水浴加熱18?24h后取出，解封，洗滌，干燥，得到內(nèi)壁依次修飾有聚多巴胺層和雙氫氧化物層的離心管；所述的二價金屬離子和三價金屬離子的氫氧化物不溶于水和堿溶液。
[0010]所述的二價金屬離子、三價金屬離子和CO(NH2)2的摩爾比為2:1:7。
[0011]所述的二價金屬離子為Ni'所述的三價金屬離子為Al 3+。
[0012]進行步驟(3)前重復步驟(2) —次。
[0013]所述的多巴胺堿性溶液的制備方法包括以下步驟:將多巴胺溶于1mM的Tris-HCl緩沖液中，調(diào)節(jié)pH至8.5?9，其中，多巴胺的濃度為I?2mg/mL。
[0014]本發(fā)明還提供一種由上述聚丙烯樣品凈化裝置的制備方法制備得到的聚丙烯樣品凈化裝置，尤其是一種在聚丙烯離心管內(nèi)壁依次鍵合有聚多巴胺層和N1-Al雙氫氧化物層的聚丙烯樣品凈化裝置。
[0015]本發(fā)明還提供上述聚丙烯樣品凈化裝置在樣品前處理領域中的應用。
[0016]本發(fā)明的操作步驟示意圖如圖1所示。本發(fā)明基于生物仿生的聚多巴胺修飾技術。多巴胺可在弱堿性的條件下發(fā)生聚合([2]Lee, H.；Dellatore, S.M.；Miller, ff.Μ.；Messersmith, P.B.Science 2007, 318, 426-430)，在聚丙稀塑料離心管表面形成一層穩(wěn)定的具有鄰苯二酚和氨基的結(jié)構(gòu)，該涂層可用于進一步的修飾。鄰苯二酚結(jié)構(gòu)可以與層狀雙氫氧化物中的二價和三價金屬離子進行特異性的結(jié)合反應，將層狀雙氫氧化物固定在聚多巴胺層的表面形成層狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用海蚌仿生的聚多巴胺修飾方法，先將聚丙烯塑料離心管內(nèi)表面進行聚多巴胺修飾，再利用聚多巴胺涂層的鄰苯二酚功能基團與層狀雙氫氧化物反應，實現(xiàn)了層狀雙氫氧化物薄層在聚丙烯塑料離心管表面的固定。層狀雙氫氧化物修飾的聚丙烯離心管進一步用于溶液中陰離子化合物的有效去除，適用于實驗室樣品前處理。
[0017]本發(fā)明聚丙烯樣品凈化裝置的制備方法，具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0018](I)利用生物仿生的聚多巴胺修飾方法，成功實現(xiàn)了層狀雙氫氧化物在惰性材料聚丙烯塑料離心管內(nèi)表面的固定，制得的層狀雙氫氧化物薄層結(jié)構(gòu)致密穩(wěn)定。
[0019](2)本發(fā)明制備的層狀雙氫氧化物固定后的聚丙烯離心管，可用于實驗室中溶液樣品中陰離子化合物雜質(zhì)的直接離心去除，是一種簡單方便的樣品前處理手段。
【附圖說明】
[0020]圖1為聚丙烯樣品凈化裝置的制備過程示意圖。
[0021]圖2為實施例1制備的聚丙烯樣品凈化裝置修飾后的顏色變化圖，圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)分別為修飾前、聚多巴胺修飾后和層狀雙氫氧化物修飾后的聚丙烯樣品凈化
目.ο
[0022]圖3為實施例1制備的聚丙烯樣品凈化裝置內(nèi)壁的掃描電子顯微鏡圖。
[0023]圖4為實施例1制備的聚丙烯樣品凈化裝置對水溶液中的陰離子化合物的去除效果液相色譜圖，吸附前溶液為I μ g/mL，上樣溶液1.2mL，5000r/min條件下離心20min進行吸附去除。圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)、圖4(d)分別為羅丹明B、剛果紅、酮洛芬和溴酚藍四種水溶液中雜質(zhì)的液相色譜圖，A、B曲線分別代表吸附前和吸附后。
【具體實施方式】
[0024]以下實施例以實驗室最常用的表面化學惰性很強，較難對其進行修飾的聚丙烯離心管為例，對本發(fā)明進行詳細的描述，但并不以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0025]實施例1
[0026](I)稱取多巴胺20mg，溶于1mM(1mL)的Tris-HCl緩沖液中，調(diào)節(jié)pH至8.5，震蕩溶液，至溶液呈淡棕色，得到預氧化的多巴胺堿性溶液。
[0027](2)將1.0mL預氧化的多巴胺堿性溶液加入1.5mL規(guī)格的聚丙烯離心