本发明属于离子辨识吸附分离功能材料制备，具体涉及一种功能化光热转化微胶囊吸附剂的制备方法及其分离应用。
背景技术：
0、技术背景
1、核能是一种清洁、高效的能源，在现代能源系统中占据重要地位。与传统能源相比，核能具有绿色环保、成本低、发电方式稳定等诸多优势。然而，核能的快速发展和广泛应用也带来了大量的核废水和废热问题。铀作为核燃料的关键元素和核能发电中最重要的能源矿物之一，在军事工业、医学应用以及能源等领域发挥着重要的作用。随着核能技术的不断进步，对铀的需求也在不断增加。核废水中的铀存在着竞争离子多、浓度低和存在形式多种多样等特征，而核废热在回收的过程中又极易发生热损失。因此，制造一种经济、环保和高效且能高效提铀，又能储存核废料产生的热量的吸附剂显得尤为重要。
2、微胶囊型材料具有独特的核壳结构，核心可以是液体、固体或者气体，外壳多为有机或无机材料制造的固体，具有核或壳多个材料的多种性能。利用微胶囊结构大比表面积和较快的传质速率，制备的纳米吸附剂在催化、传感、生物医药、分离和纯化等领域得到了广泛应用。然而，传统的微胶囊吸附剂在处理含有竞争离子且离子浓度较低的废水时，仍面临选择性有待提高的难题。已有文献报道，通过在微胶囊结构中加入特定的官能团，可以增强对铀酰离子(uo22+)的亲和力，从而实现其选择性分离。但通常需要通过多步化学修饰工艺将特定功能基团(如脒肟和dna蛋白)结合到基质表面。然而，多步化学修饰过程繁琐，容易导致底物溶损和位点缺失，不利于大规模生产。一步合成法是一种高效的化学合成方法，它可以通过一次反应将多个反应步骤同时完成，不仅可以提高反应的产率和选择性，还可以减少废弃物的产生，从而实现绿色化学合成的目标。然而，仅仅具有铀离子选择性的吸附剂还是无法将核废水中的废热利用起来，因此，通过一步法制备既有选择性且又能利用废热的吸附剂仍是一个难点。
3、光热限域微反应器是一种以混合溶剂诱导生成乳液液滴反应器，并在乳液界面进行光热转换聚合的载体。乳液模板是制备限域微反应器的方法之一，可以有效调控微反应器的形貌、结构和限域空间等，并且结合光热转换材料(如氧化石墨烯和聚多巴胺)吸收光能然后转化为热能的技术，通过光照提高限域微反应器表面局部温度，提高化学反应速率。相变储热材料(如石蜡和聚乙二醇)是一种能够在内部吸收和保留热量的能量转换材料，它们具有显著的节能优势，在吸附、航空航天和生物医学等领域有着广泛的应用。因此，光热限域微反应器通过加入相变储热材料，可有效保留光热转换产生的热能，从而提高储热效果。同时，微胶囊结构可以解决相变材料易泄露、易腐蚀和易体积变化等问题。内核的相变材料可以借助外壳材料实现与周围环境的隔离，且在熔化吸热过程中内核可以保持恒定的温度，在热能储存和温度控制领域表现出独特的优势。目前还未见相关报道。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明为解决现存纳米吸附剂选择性不高，多步化学修饰过程繁琐，在选择性吸附的过程中同时储存热量等技术瓶颈，提出了一种磷酸盐功能化光热转化微胶囊吸附剂的制备方法，并用于选择性的吸附分离uo22+。
2、本发明采用乳液模板法，通过多巴胺自由基聚合一步合成了磷酸盐功能化光热转化微胶囊吸附剂(pda-po43-/peg)。在近红外光源的作用下，黑色的多巴胺(pda)外壳吸收光能并转化为热能，使内部空间和外壳表面保持均匀的温度，提高反应速率。随后，封闭的聚乙二醇(peg)可作为热能储存介质，利用多巴胺氧化聚合产生的内源性碳中心自由基(ccr)催化自由基聚合(frp)。此外，还引入了表面接枝功能单体磷酸根，以提高pda-po43-/peg的选择性，从而实现铀的有效和选择性分离。
3、本发明首先将聚乙二醇(peg)溶解在甲苯中作为油相，3-羟甲基氨基甲烷盐酸盐(tris-hcl)作为水相，十二烷基硫酸钠(sds)作为表面活性剂。搅拌后形成油包水型乳液。随后，引入盐酸多巴胺，导致多巴胺单体在油和水的界面上聚合。在自由基聚合过程中，同时加入了含有磷酸基团的功能单体。聚合完成后，油相中的甲苯蒸发，从而产生了包裹相变材料聚乙二醇的中空纳米吸附剂。当多巴胺外壳受到光照射时，多巴胺中的黑色素能将光能转化为热能。随后，这些热能被聚乙二醇吸收并保留下来。
4、为达到上述技术的目的，本发明采用的技术方案是：
5、一种磷酸盐功能化微胶囊吸附剂pda-po43-/peg的制备方法，包括如下步骤：
6、(1)将一定量3-羟甲基氨基甲烷盐酸盐(tris-hcl)溶解在去离子水中，并加入一定量的十二烷基硫酸钠(sds)作为水相；
7、将聚乙二醇(peg)溶解在甲苯中作为油相。
8、(2)在磁力搅拌条件下，迅速将油相加入至水相中，2.0-5.0min后加入盐酸多巴胺，反应3.0-5.0h后，再加入乙烯基磷酸，过硫酸钾(kps)和四甲基乙二胺(temed)，反应12-15h，最后通过高速离心收集产物后进行烘干，得到黑色固体粉末，即磷酸盐功能化微胶囊吸附剂pda-po43-/peg。
9、步骤(1)的水相中，去离子水、tris-hcl和sds的用量比为1.0ml:(0.4-0.8)mg:(3.0-5.0)mg。
10、步骤(1)的油相中，甲苯与peg的用量比为1.0μl:(0.2-0.5)μl。
11、步骤(2)中，所述的水相与油相的用量比为1.0ml:(0.36-0.45)ml。
12、步骤(2)中，所述的将油相加入至水相时，磁力搅拌的速度在300-900rpm，磁力搅拌温度为20-30℃。步骤(2)中，所述的乙烯基磷酸、盐酸多巴胺、kps与temed的用量比为1.0μl:(0.05-0.085)mg:0.05mg:(0.01-0.05)μl。
13、步骤(2)中，所述的乙烯基磷酸与油相的用量比为1.0μl:(0.6-0.75)μl。
14、本发明制备的pda-po43-/peg微胶囊吸附剂兼具提铀和储热功能。
15、将本发明制备的pda-po43-/peg微胶囊吸附剂用于uo22+的选择性吸附分离的用途。
16、与现有技术相比较，本发明的有益效果体现如下：
17、本发明利用乳液模板法，通过光热转化工艺合成了一种微胶囊吸附剂pda-po43-/peg。在多巴胺自由基聚合过程中，磷酸官能团被一步修饰。为了同步利用光热效应特性，内部胶囊由能够储存热量的相变材料(peg)包裹。利用磷酸官能团对uo22+的亲和效应，增强了铀酰离子的选择性富集效果。本发明合成的pda-po43-/peg微胶囊吸附剂具有更高的吸附性能和选择性，以及有效的光热转化和热存储能力，对工业应用具有重要的研究意义。
1.一种磷酸盐功能化微胶囊吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)的水相中，去离子水、tris-hcl和sds的用量比为1.0ml:(0.4-0.8)mg:(3.0-5.0)mg。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)的油相中，甲苯与peg的用量比为1.0μl:(0.2-0.5)μl。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的水相与油相的用量比为1.0ml:(0.36-0.45)ml。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的将油相加入至水相时，磁力搅拌的速度在300-900rpm，磁力搅拌温度为20-30℃。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述乙烯基磷酸、盐酸多巴胺、过硫酸钾kps与四甲基乙二胺temed的用量比为1.0μl:(0.05-0.085)mg:0.05mg:(0.01-0.05)μl。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的乙烯基磷酸与油相的用量比为1.0μl:(0.6-0.75)μl。
8.一种磷酸盐功能化微胶囊吸附剂，其特征在于，是通过权利要求1-7任意一项所述制备方法制得的，兼具提铀和储热功能。
9.将权利要求8所述的磷酸盐功能化微胶囊吸附剂用于铀酰离子的选择性吸附分离的用途。
