一種類籠形有序介孔吸附劑的制備方法技術

一種類籠形有序介孔吸附劑的制備方法，其特征在于：以羧甲基纖維素為原料，三嵌段共聚物F127為軟模板，高溫高壓水熱條件處理后，離心分離得到深棕色固體產物，將其用蒸餾水、無水乙醇洗滌數次至濾液澄清，80℃烘干后氮氣保護下高溫煅燒2h，得到介孔結構發達的類籠形炭微球，對維生素B

Preparation method of a kind of cage ordered mesoporous adsorbent

A type of cage ordered mesoporous adsorbent preparation method, characterized by using carboxymethyl cellulose as raw material, three block copolymer F127 as the template, with high temperature and high pressure water and heat conditions, centrifugal separation to get dark brown solid products, the use of distilled water, anhydrous ethanol washed several times to filtrate clarification. 80 drying after high temperature calcination under nitrogen protection 2h, get the cage mesoporous structure developed form of carbon microspheres, vitamin B

【技術實現步驟摘要】
一種類籠形有序介孔吸附劑的制備方法所屬
：本專利技術涉及納米材料制備領域，特別是涉及一種類籠型有序介孔吸附劑的制備方法。
技術介紹
：近年來大量學者的研究表明具有可控尺寸和形貌的炭材料在作為催化劑、吸附劑、超級電容器、燃料電池等各種領域具有潛在的應用價值。尤其是球形炭材料，所具有的高比表面積，低比密度，良好的導電幾導熱性能，更拓展了其應用價值。最近研究表明：球形炭材料可以通過單糖、多糖、生物質原料的水熱法制備而得到，為炭材料的制備提供了簡單易行的方法。有序的孔結構直接影響著制備炭材料的各項物理和化學性質，重金屬離子引起的水污染是全球面臨的一個嚴峻的環境問題。軟模板法是一種有效的用來制備可控孔結構尤其是介孔結構的方法，以相親性嵌段共聚物F127，P123或者二者混合物為結構導向劑，碳前軀體與表面活性劑通過氫鍵和庫侖力連接，通過自組裝形成不同形貌及尺寸的初級粒子。高溫除去模板后，1-D孔道、2-D六邊形及3-D籠形有序介孔結構可以控制制備得到。公開號為CN103482596A的中國專利介紹了一種有序介孔炭的制備方法及其應用。基于硬模板法中的一步法，將非離子型三嵌段共聚物與陰離子表面活性劑混合形成雙表面活性劑體系，正硅酸乙酯做模板劑，通過自組裝形成三組分共聚物，再經過晶化、預氧化、高溫炭化、酸洗除硅制得有序介孔炭，有序度高，呈短棒狀，作為電池負極材料有很高的容量和好的循環穩定性。反應中涉及非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑，活性劑的濃度對孔徑及有序度有較大的影響。公開號為CN102977397A的中國專利介紹了一種在室溫下乙醇-水溶液中利用間苯二酚-甲醛樹脂和非離子表面活性劑合成高度有序介孔炭的制備方法。在堿性催化劑下制得低聚合度的高分子前驅體，將其與非離子表面活性劑混合，再加入酸性催化劑，是高分子前驅體進一步聚合，沉淀析出，離心得到下層沉淀，高溫除去表面活性劑得到高度有序介孔高分子材料，進一步高溫下碳化得到相應的有序介孔炭材料，反應室溫下進行，但是反應涉及酸堿催化劑，同時需要兩步高溫活化，不利于大批量實際生產。公開號為CN103896250A的中國專利介紹了一種有序介孔碳材料的制備方法。首先制備介孔二氧化硅硬模板材料并確定孔容，加入與之孔容等體積的前驅體，真空下升溫至前驅體沸點，保持一段時間后前驅體進入模板孔道，實現等量浸漬，將浸漬后的粉末加入聚合引發劑溶液進行聚合轉化，干燥后高溫炭化，并放入HF溶液中處理，得到有序介孔碳材料，具有較高的比表面積和孔容，但是反應冗長，涉及多步，增加了反應周期也增加了反應成本。公開號為CN103848413A的中國專利介紹了一種介孔球形碳材料的制備方法。以聚苯乙烯球為模板劑，將其分散在水或者有機溶劑中，超聲條件下加入碳源，超聲0.5～6小時，將分離得到的固體在惰性氣氛下高溫焙燒，得到上述制備的介孔球形炭材料，該法簡單易行，成本低，無需額外的催化劑或氧化劑，反應涉及碳源通常為酚醛樹脂，溶劑多為有機試劑，對環境負荷大，不利于大規模商業化應用。公開號為CN102908982的中國專利介紹了一種吸附廢水中重金屬離子的新型介孔材料的制備方法。本法首先制備特定模板，然后將硅源和稀土鹽溶液水解形成溶膠-凝膠后對其進行晶化，合成介孔分子篩前驅體，去除模板后得到有序介孔氧化硅稀土產物。對特定重金屬離子包括Pb2+，Zn2+，Cu2+及Ag2+等具有較好的吸附性能。反應中的硅源一般為偏硅酸鈉，正硅酸甲酯等，不利于環境友好發展同時硅源和稀土鹽的比例對孔結構有較大影響。綜上所述，目前制備有序介孔吸附劑主要以酚醛樹脂、硅源等為原料，聚苯乙烯小球或特定物質為模板劑，以有機試劑為溶劑，通過高溫或者幾步復雜的處理過程，得到介孔豐富的炭材料。這些方法通常需在反應中加入酸堿催化劑，反應條件難以控制且對產物有序孔結構的制備有很大影響，增加了反應成本，且不利于大規模的商業化生產。而生物質原料制備的有序介孔炭材料在大分子吸附方面展現出穩定且優異性能，因此，探索一種簡單易行、環保的方法制備特定形貌的有序介孔炭材料具有重要意義。
技術實現思路
：本專利技術的目的在于提供一種類籠形有序介孔吸附劑的制備方法。為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案包括：一種類籠形有序介孔吸附劑的制備方法，其特征在于：以羧甲基纖維素為原料，表面活性劑三嵌段共聚物F127為軟模板，純水為溶劑，高溫高壓水熱條件處理后，離心、分離得到深棕色固體產物，將棕色固體產物用蒸餾水、無水乙醇洗滌數次至濾液澄清，80℃烘干后在氮氣保護下高溫煅燒2h，得到介孔結構發達的類籠形炭微球，對大分子維生素B12有較高的吸附性能。本操作工藝的主要特點是以纖維素醚羧甲基纖維素為原料，環保廉價易得，水為溶劑，三嵌段共聚物F127為軟模板，F127能夠自組裝形成不同形貌的的同時與原料羧甲基纖維素及其水解中間產物發生反應，高溫活化后形成大量介孔結構，根據不同的F127添加量，形成不同有序結構的介孔，發達的介孔結構使其對大生物分子VB12有較好的吸附性能。本法采用的水熱反應操作過程簡單，成本低廉，介孔結構發達且可控，具有優良的吸附效果。本專利技術的優點是：1、以纖維素醚羧甲基纖維素為原料，充分利用天然纖維素原料，原料豐富廉價易得，環保天然無污染，高溫高壓水熱處理條件能夠使其迅速水解脫水縮合，利于進一步的反應利用；2、本專利技術克服了現有技術中的不足，改變了傳統的生產工藝，使用水熱反應，以水為溶劑，原料不需預處理，降低反應溫度，縮短反應時間，反應條件溫和，過程操作簡單，生產成本低，得率高。3、本專利技術以三嵌段共聚物F127為模板劑，通過自組裝同時與原料反應，促使形成特殊類籠形的同時形成大量的有序介孔結構，拓展了其適用范圍。4、本專利技術反應中無需任何額外高溫處理對環境無污染，大量有序的介孔結構使其對維生素B12有較優異的吸附性能。附圖說明：圖1為本專利技術實施例1制備得到的類籠形有序介孔吸附劑SEM圖片；圖2為本專利技術實施例1制備得到的類籠形有序介孔吸附劑TEM圖片；圖3為本專利技術實施例1制備得到的類籠形有序介孔吸附劑對VB12的飽和吸附曲線。具體實施方式：下面對本專利技術實施作進一步詳細描述：一種類籠形有序介孔吸附劑的制備方法，其特征在于：以羧甲基纖維素為原料，表面活性劑三嵌段共聚物F127為軟模板，純水為溶劑，高溫高壓水熱條件處理后，離心、分離得到深棕色固體產物，將棕色固體產物用蒸餾水、無水乙醇洗滌數次至濾液澄清，80℃烘干后在氮氣保護下高溫煅燒2h，得到介孔結構發達的類籠形炭微球，對大分子維生素B12有較高的吸附性能。下面，本專利技術將用實施例進行進一步的說明，但是它并不限于這些實施例的任一個或類似實例。實施例1：取F1270.7g溶于20ml水中，在60℃水浴中不斷攪拌直至完全溶解，另取烘干的纖維素醚羧甲基纖維素1.5g，溶于20ml水中后將兩溶液混合。放入聚四氟乙烯于反應釜中，保證溶液體積與釜容積為13:20，10℃/min升溫速率升溫至目標溫度220℃，恒溫10h，冷卻降至室溫，以8000r/min的轉速離心分離30min兩次，得到棕色固體產物。先后用蒸餾水和無水乙醇洗滌2次，80℃真空干燥后放入煅燒爐中850℃高溫處理2h，制備得到的吸附劑為類籠型形狀，介孔平均粒徑為2.5nm，如圖1圖2所示。配本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種類籠形有序介孔吸附劑的制備方法，其特征在于：以羧甲基纖維素為原料，表面活性劑三嵌段共聚物F127為軟模板，純水為溶劑，高溫高壓水熱條件處理后，離心、分離得到深棕色固體產物，將棕色固體產物用蒸餾水、無水乙醇洗滌數次至濾液澄清，80℃烘干后在氮氣保護下高溫煅燒2h，得到介孔結構發達的類籠形炭微球，對大分子維生素B

【技術特征摘要】
1.一種類籠形有序介孔吸附劑的制備方法，其特征在于：以羧甲基纖維素為原料，表面活性劑三嵌段共聚物F127為軟模板，純水為溶劑，高溫高壓水熱條件處理后，離心、分離得到深棕色固體產物，將棕色固體產物用蒸餾水、無水乙醇洗滌數次至濾液澄清，80℃烘干后在氮氣保護下高溫煅燒2h，得到介孔結構發達的類籠形炭微球，對大分子維生素B12有較高的吸附性能。2.按照權利要求1所述的一種類籠形有序介孔吸附劑的制備方法，其特征在于：水熱反應中羧甲基纖維素原料濃度為1.25％～7.5％，溶劑容量與反應容量比為3:5～4:5。3.按照權利要求1所述的一種類籠形有序介孔吸附劑的制備方法，其特征在于：軟模板表面活性劑F127的添加濃度為1％～7％。4.按照權利要求1所述的一種類籠...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳瓊，于世濤，劉仕偉，解從霞，
申請(專利權)人：青島科技大學，
類型：發明
國別省市：山東,37