本發(fā)明涉及一種鋰離子印跡聚合材料的制備方法及其用途，屬環(huán)境功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋰是自然界中原子半徑最小、質(zhì)量最輕的堿金屬，呈銀白色，具有許多特殊的物理、化學(xué)性質(zhì)。鋰及其化合物廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，不僅在傳統(tǒng)的消費(fèi)領(lǐng)域如玻璃、陶瓷、潤滑劑等領(lǐng)域起到重要作用，也推動(dòng)了高新技術(shù)領(lǐng)域如鋰電池、核能、航空航天等領(lǐng)域的發(fā)展，被譽(yù)為“21世紀(jì)的新能源”，是國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中具有重要意義的戰(zhàn)略物資。近年來隨著鋰的市場(chǎng)需求量不斷增長，陸地上的鋰資源已遠(yuǎn)不能滿足需求，從液態(tài)鋰資源中提取鋰成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，已成為鋰工業(yè)發(fā)展的主攻方向。

鹽湖鹵水中的鋰儲(chǔ)量巨大，且以離子形態(tài)存在，為鋰鹽生產(chǎn)提供了理想的原料形態(tài)，從而避免了固體鋰礦復(fù)雜的工藝流程，可使生產(chǎn)成本、總投資分別降低近40％。因此，從鹽湖鹵水中提取鋰將代替?zhèn)ゾr提鋰成為鋰工業(yè)的主流，并在鋰工業(yè)發(fā)展中較長期占主導(dǎo)地位。當(dāng)今溶液提鋰的方法主要有沉淀法、蒸發(fā)結(jié)晶法、溶劑萃取法、鍛燒浸取法、鹽析法、碳化法和吸附劑法。其中，鹽湖鹵水提鋰較成熟的方法是蒸發(fā)結(jié)晶一沉淀法，但該方法不太適用于高鎂鋰比的鹽湖鹵水。離子印跡技是根據(jù)模板分子的理化性質(zhì)來制備識(shí)別位點(diǎn)，目標(biāo)離子與具有相互作用力的功能單體(通常為小分子化合物)在引發(fā)劑的作用下與交聯(lián)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，再用適當(dāng)?shù)南疵搫┟摮０咫x子,得到具有專屬印跡空隙的離子印跡聚合材料，脫除離子后形成的孔穴與印跡離子的形狀相似、大小相匹配，這種方式將離子引入到印跡聚合材料中形成記憶功能，使該印跡聚合材料就具有了很高的特異選擇和吸附性，在其他競(jìng)爭(zhēng)離子存在下能有效的識(shí)別并吸附目標(biāo)物。

因此本發(fā)明通過離子印跡技術(shù)，制備具有選擇性識(shí)別鋰的鋰離子印跡聚合材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種鋰離子印跡聚合材料的制備方法。首先，將0.2mmol的12-冠-4、0.2mmol LiCl均勻分散到20mL去離子水中，磁力攪拌20min后，加入1mmol 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，繼續(xù)攪拌5min后，加入4mmol四硅酸乙酯(TEOS)、0.5mL氨水50℃引發(fā)聚合，聚合反應(yīng)持續(xù)16h，離心并用乙醇多次洗滌樣品后置于烘箱中，60℃烘干，得到鋰離子印跡聚合材料。將制備好的離子印跡聚合材料利用1mol/L HCl溶液酸洗，洗去鋰離子，得到對(duì)鋰離子具有特異性識(shí)別的印跡聚合材料材料。制備非印跡聚合材料除不加入目標(biāo)物L(fēng)iCl以外，其他制備方法與印跡聚合材料制備方法相同。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種鋰離子印跡聚合材料的制備方法，步驟如下：

將12-冠4、LiCl均勻分散到去離子水中，磁力攪拌20min后，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，繼續(xù)攪拌5min后，加入四硅酸乙酯(TEOS)及催化劑引發(fā)聚合，離心并用乙醇多次洗滌樣品后置于烘箱中，烘干；將烘干的材料酸洗，得到鋰離子印跡聚合材料。

所述12-冠-4、LiCl、3-氨丙基三乙氧基硅烷、四硅酸乙酯在去離子水中的物質(zhì)的量濃度比為0.2:0.2:1:4。

所使用的催化劑為氨水，所述氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25～28％，所述氨水與去離子水的體積比為1:40。

所述引發(fā)聚合的溫度為50℃，時(shí)間為16h。

在酸洗時(shí)，所使用的酸為1mol/L鹽酸。

所述的鋰離子印跡聚合材料用于識(shí)別并吸附鋰離子。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明本12-冠-4對(duì)鋰離子有很好的選擇絡(luò)合性能，12-冠-4孔徑的大小恰好與鋰離子的直徑大小相匹配，是分離和分析鋰離子的優(yōu)良化學(xué)試劑。

(2)制備鋰離子印跡聚合材料的方法簡(jiǎn)單、機(jī)械性能好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

(3)本發(fā)明采用離子印跡技術(shù)制備具有特異性識(shí)別的印跡聚合材料，在其他競(jìng)爭(zhēng)離子存在下能有效的識(shí)別并吸附鋰離子。

附圖說明

圖1為實(shí)施例2制備的鋰離子印跡聚合材料的掃描電鏡圖；

圖2為實(shí)施例2為印跡聚合材料和非印跡聚合材料的平衡吸附曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例1：

鋰離子印跡聚合材料(MIP)：將0.1mmol的12-冠-4、0.1mmol LiCl均勻分散到20mL去離子水中，磁力攪拌20min后，加入0.5mmol 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，繼續(xù)攪拌5min后，加入2mmol四硅酸乙酯(TEOS)、0.5mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25～28％的氨水50℃引發(fā)聚合，聚合反應(yīng)持續(xù)16h，離心并用乙醇多次洗滌樣品后置于烘箱中，60℃烘干，得到鋰離子印跡聚合材料。將制備好的印跡聚合材料利用1mol/L HCl溶液酸洗，洗去鋰離子，得到對(duì)鋰離子具有特異性識(shí)別的印跡聚合材料材料。制備非印跡聚合材料(NIP)除不加入目標(biāo)物L(fēng)iCl以外，其他制備方法與印跡聚合材料制備方法相同。

實(shí)施例2：

鋰離子印跡聚合材料(MIP)：將0.2mmol的12-冠-4、0.2mmol LiCl均勻分散到20mL去離子水中，磁力攪拌20min后，加入1mmol 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，繼續(xù)攪拌5min后，加入4mmol四硅酸乙酯(TEOS)、0.5mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25～28％的氨水50℃引發(fā)聚合，聚合反應(yīng)持續(xù)16h，離心并用乙醇多次洗滌樣品后置于烘箱中，60℃烘干，得到鋰離子印跡聚合材料。將制備好的印跡聚合材料利用1mol/L HCl溶液酸洗，洗去鋰離子，得到對(duì)鋰離子具有特異性識(shí)別的印跡聚合材料材料。制備非印跡聚合材料(NIP)除不加入目標(biāo)物L(fēng)iCl以外，其他制備方法與印跡聚合材料制備方法相同。

圖1為實(shí)施例2制備鋰離子印跡聚合材料的掃描電鏡圖；從圖中可以看到制備的離子印跡聚合材料約250nm，且形貌規(guī)則。

圖2為實(shí)施例2為印跡聚合材料和非印跡聚合材料的平衡吸附曲線；從曲線中可以看出印跡聚合材料的吸附量明顯大于非印跡聚合材料的吸附量。

實(shí)施例3：

鋰離子印跡聚合材料(MIP)：將0.3mmol的12-冠-4、0.3mmol LiCl均勻分散到20mL去離子水中，磁力攪拌20min后，加入1.5mmol 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，繼續(xù)攪拌5min后，加入6mmol四硅酸乙酯(TEOS)、0.5mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25～28％的氨水50℃引發(fā)聚合，聚合反應(yīng)持續(xù)16h，離心并用乙醇多次洗滌樣品后置于烘箱中，60℃烘干，得到鋰離子印跡聚合材料。將制備好的印跡聚合材料利用1mol/L HCl溶液酸洗，洗去鋰離子，得到對(duì)鋰離子具有特異性識(shí)別的印跡聚合材料材料。制備非印跡聚合材料(NIP)除不加入目標(biāo)物L(fēng)iCl以外，其他制備方法與印跡聚合材料制備方法相同。