一種殼聚糖納米微球及其制備方法和應用

本申請涉及高分子材料，尤其是涉及一種殼聚糖納米微球及其制備方法和應用。

背景技術：

1、當今世界正面臨嚴峻的水危機，水資源短缺已成為人類發展乃至生存的直接威脅。這場危機的一個重要原因是人類活動造成的水污染。而重金屬污染由于其不可生物降解性以及即使在微量濃度下對生物體也具有高毒性，已成為最緊迫的環境問題之一。迄今為止，已有大量的技術報道用于去除重金屬離子的方法，包括溶劑萃取、化學氧化還原、化學沉淀、離子交換和吸附。其中吸附是基于吸附劑和金屬離子之間相互作用而去除重金屬離子，由于其高吸附性能、簡單、環保和廉價，被認為是一種非常有前景的去除重金屬離子的方法。

2、目前，殼聚糖作為一種天然吸附劑，可用于吸附重金屬離子，并且具有良好的生物可降解性，受到廣泛研究。但是，由于其密度小，容易漂浮在水面上，導致其與水體中的污染物混合接觸的范圍有限，而僅僅增加其密度又會導致難以將其從水體中分離。

技術實現思路

1、鑒于上述相關技術的不足，本申請提供一種殼聚糖納米微球及其制備方法和應用。

2、第一方面，本申請提供的一種殼聚糖納米微球采用如下的技術方案：

3、一種殼聚糖納米微球，包括磁性納米核和包覆所述磁性納米核的改性殼聚糖，所述改性殼聚糖的改性方式包括巰基和氨基改性。

4、優選地，所述改性殼聚糖為l-半胱氨酸改性殼聚糖。

5、優選地，其粒徑尺寸為：20-50nm，密度為：0.5-0.7g/cm3。

6、優選地，其粒徑尺寸為：30nm，密度為：0.65g/cm3。

7、第二方面，本申請提供的一種殼聚糖納米微球的制備方法采用如下的技術方案：

8、一種殼聚糖納米微球的制備方法，包括以下步驟：通過共沉淀法制備得到fe3o4納米顆粒；取fe3o4納米顆粒、二水合檸檬酸鈉、殼聚糖、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺（edc）、n-羥基琥珀酰亞胺（nhs）和l-半胱氨酸混合，攪拌反應9-11h，收集固體顆粒，洗滌、干燥得到所述殼聚糖納米微球。

9、可選的，fe3o4納米顆粒、殼聚糖（cs）和二水合檸檬酸鈉反應制得磁性殼聚糖納米顆粒（fe3o4cs）后，再添加1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺（edc）、n-羥基琥珀酰亞胺（nhs）以及l-半胱氨酸（l-cys）制得殼聚糖納米微球（cys-fe3o4cs）。

10、可選的，殼聚糖（cs）、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺（edc）、n-羥基琥珀酰亞胺（nhs）以及l-半胱氨酸（l-cys）反應得到cs-l-cys后再與fe3o4納米顆粒和二水和檸檬酸酸鈉反應制得殼聚糖納米微球（cys-fe3o4cs）。

11、優選地，所述共沉淀法制備得到fe3o4納米顆粒包括以下步驟：取鐵鹽的乙二醇溶液與乙酸鈉混合，于195-205℃條件下高壓反應9-11h，干燥，得到fe3o4納米顆粒。

12、優選地，所述共沉淀法制備得到fe3o4納米顆粒包括以下步驟：取鐵鹽的乙二醇溶液與乙酸鈉混合，于200℃條件下高壓反應10h，干燥，得到fe3o4納米顆粒。

13、優選地，所述殼聚糖與所述fe3o4納米顆粒的重量比為2：0.5-1.5。

14、優選地，所述殼聚糖與所述fe3o4納米顆粒的重量比為2：1。

15、優選地，所述二水合檸檬酸鈉與所述fe3o4納米顆粒的重量比為3-5：5。

16、優選地，所述二水合檸檬酸鈉與所述fe3o4納米顆粒的重量比為4：5。

17、優選地，所述edc、所述nhs和所述殼聚糖的摩爾比為1：（0.9-1.1）：（2.5-3.5）。

18、優選地，所述edc、所述nhs和所述殼聚糖的摩爾比為1：1：3。

19、優選地，所述殼聚糖與所述l-半胱氨酸的重量比為2：1-3。

20、優選地，所述殼聚糖與所述l-半胱氨酸的重量比為1：1。

21、第三方面，本申請提供的一種殼聚糖納米微球在吸附重金屬離子中的應用。

22、優選地，所述殼聚糖納米微球用于吸附鉛離子。

23、綜上所述，本申請包括以下至少一種有益技術效果：

24、1.通過在殼聚糖內設置磁性納米核，一方面提高整體的密度提高對水體覆蓋范圍，另一方面，可通過磁性納米核的磁性對分散在水體中的殼聚糖納米微球進行收集，綜合作用下提高了對重金屬的吸附效率和從水體中分離的效率；

25、2.通過選擇納米尺度的磁性納米核提高了制得的殼聚糖納米微球的比表面積，進一步提高了殼聚糖納米微球分散在水體中時與重金屬離子的接觸面積，從而進一步提高對重金屬的吸附效率；

26、3.通過對殼聚糖進行巰基和氨基改性，進一步增加了殼聚糖上的氨基，同時引入了其他的重金屬吸附基團，綜合作用下，提高了單個殼聚糖納米微粒對重金屬的吸附效果和吸附容量。

技術特征：

1.一種殼聚糖納米微球，其特征在于：包括磁性納米核和包覆所述磁性納米核的改性殼聚糖，所述改性殼聚糖的改性方式包括巰基和氨基改性。

2.根據權利要求1所述的一種殼聚糖納米微球，其特征在于：所述改性殼聚糖為l-半胱氨酸改性殼聚糖。

3.根據權利要求1所述的一種殼聚糖納米微球，其特征在于：其粒徑尺寸為：20-50nm，密度為：0.5-0.7g/cm3。

4.一種如權利要求1-3任一項所述的殼聚糖納米微球的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：通過共沉淀法制備得到fe3o4納米顆粒；取fe3o4納米顆粒、二水合檸檬酸鈉、殼聚糖、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺（edc）、n-羥基琥珀酰亞胺（nhs）和l-半胱氨酸混合，攪拌反應9-11h，收集固體顆粒，洗滌、干燥得到所述殼聚糖納米微球。

5.根據權利要求4所述的一種殼聚糖納米微球的制備方法，其特征在于：所述共沉淀法制備得到fe3o4納米顆粒包括以下步驟：取鐵鹽的乙二醇溶液與乙酸鈉混合，于195-205℃條件下反應9-11h，干燥，得到fe3o4納米顆粒。

6.根據權利要求4所述的一種殼聚糖納米微球的制備方法，其特征在于：所述殼聚糖與所述fe3o4納米顆粒的重量比為2：0.5-1.5。

7.根據權利要求4所述的一種殼聚糖納米微球的制備方法，其特征在于：所述二水合檸檬酸鈉與所述fe3o4納米顆粒的重量比為3-5：5。

8.根據權利要求4所述的一種殼聚糖納米微球的制備方法，其特征在于：所述edc、所述nhs和所述殼聚糖的摩爾比為1：（0.9-1.1）：（2.5-3.5）。

9.根據權利要求4所述的一種殼聚糖納米微球的制備方法，其特征在于：所述殼聚糖與所述l-半胱氨酸的重量比為2：1-3。

10.權利要求1-3所述的一種殼聚糖納米微球在吸附重金屬離子中的應用。

技術總結
本申請公開了一種殼聚糖納米微球及其制備方法和應用，涉及高分子材料領域，其包括磁性納米核和包覆所述磁性納米核的改性殼聚糖，所述改性殼聚糖的改性方式包括巰基和氨基改性。本申請能夠提高對水體中重金屬離子的吸附效果，并且便于自身從水體中分離。

技術研發人員：馬成章,陶鑫,劉楊,羅云亮,婁宇函
受保護的技術使用者：武漢生物工程學院
技術研發日：
技術公布日：2024/10/14