多功能纳米复合印迹膜选择性识别与富集锂离子的行为和机理研究

In this project, by combining the advantages of bio-inspired dopamine self-polymerization compsite technique, inorganic nanoparticles (Ag, SiO2) composite method, atom transfer radical polymerization imprinted technique, and the lithium-ion are used as target ion, put forward a new concept of biomimetic nanocomposite membrane materials which keep high selectivity and separation capability toward lithium-ion in salt lake brine, the imprinted layer of which possess uniform thickness and controllable molecular weight. Advanced characterization methods will be employed to expound the physical and chemical properties of the synthetic ionic imprinted membrane, and explain imprinting polymerization and the kinetics, thermodynamic properties in the process of selective removal of impurities; study the separation mechanism of ionic imprinted membrane and establishing the new technique for the separation and recognition of lithium ion.

本课题拟集中多巴胺仿生自聚-复合技术、多种无机纳米粒子复合（Ag, SiO2）改性方法和原子转移自由基聚合印迹技术，以锂离子为目标离子，构建多功能纳米复合印迹膜，并应用于盐湖卤水中锂离子的选择性识别和分离；设计、可控制备印迹层厚度均一、分子量可控的多层仿生有机-无机分子印迹纳米复合膜材料，运用先进的表征手段，阐述合成的印迹膜的物理、化学特性，解释印迹聚合和选择性分离除杂过程中的平衡、动力学和热力学性质；研究分子印迹膜的分离机理，建立适用于锂离子高效分离提纯的纳米印迹复合膜选择性分离识别的新方法。

本课题集中多巴胺仿生自聚-复合技术、无机纳米粒子(TiO2，SiO2)复合改性方法，以锂离子为目标离子，12-冠-4-醚及其衍生物为配体，制备得到了花状锂离子印迹聚合物，并可控制备合成了印迹层厚度均一、分子量可控的壳聚糖/醋酸纤维素共混锂离子印迹复合膜、氧化石墨烯基锂离子印迹复合膜、亲水型多层改性锂离子印迹膜及多孔型氧化石墨烯锂离子印迹复合膜，并将所得材料应用于含锂离子混合溶液中锂离子的选择性识别和分离，选择性系数分别为7.8-8.0、5.3-27.1、5.4-21.9、1.8-3.6和7.4-9.9；运用先进的表征手段，阐述了合成的印迹膜的物理、化学特性，解释了印迹聚合和选择性分离除杂过程中的平衡、动力学和热力学性质；通过与现有模型拟合这一过程探索了分子印迹膜的选择性分离目标物的作用机理，建立了适用于锂离子高效分离提纯的纳米印迹复合膜选择性分离识别的新方法，为实现复杂基质的盐湖卤水中锂离子的快速和高效分离提取提供全面的理论基础。