一种葡萄糖基多孔碳的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种葡萄糖基多孔碳的制备方法，属于多孔材料制备技术领域。将微球与水按质量比1：20～1：50混合，并加入微球质量1～2倍的正硅酸乙酯混合物，调节pH至9.5～10.5，搅拌混合后，过滤，干燥，得坯料，将坯料碳化，得预处理葡萄糖基多孔碳，将预处理葡萄糖基多孔碳与氢氧化钠溶液按质量比1：10～1：20混合，过滤，洗涤，干燥，得葡萄糖基多孔碳。本发明专利技术制备的葡萄糖基多孔碳具有优异的比表面积和孔隙率。

【技术实现步骤摘要】
一种葡萄糖基多孔碳的制备方法
本专利技术公开了一种葡萄糖基多孔碳的制备方法，属于多孔材料制备

技术介绍
多孔碳材料是指具有不同孔结构的碳材料，其孔径可以根据实际应用的要求（如所吸附分子尺寸等）进行调控，使其尺寸处于纳米级微孔至微米级大孔之间。多孔碳材料具有碳材料的性质，如化学稳定性高、导电性好、价格低廉等优点；同时，孔结构的引入使其同时具有比表面积大、孔道结构可控、孔径可调等特点。多孔碳材料在气体分离、水的净化、色谱分析、催化和光催化及能量存储等领域得到了广泛的应用。可以根据多孔碳材料的孔直径将其分为三类：微孔（micropore，小于2nm）；介孔（mesopore，2～50nm）和大孔（macropore，大于50nm）。而根据多孔碳材料的结构特点，又可以将其分为无序多孔碳材料和有序多孔碳材料。其中无序多孔碳材料的孔道不是长程有序，孔道形状不规则，孔径大小分布范围宽。活性炭是无序多孔碳材料的典型代表，也是最早得到工业化应用的多孔碳材料。由于活性炭孔结构主要由微孔组成，且孔径不均一，限制了其在大分子（或者离子）体系（如聚合物、染料、生物大分子的吸附及超级电容器等方面）的应用。有序多孔碳材料具有孔道有序性，孔道形状和孔径尺寸可以得到很好的控制，且孔径分布范围窄。在有序多孔碳材料中研究比较多的材料是有序介孔碳，如CMK-3，其孔径在介孔范围内，一般可以利用有序介孔二氧化硅SBA-15作为硬模板合成而得。目前传统的多孔碳还存在孔隙率不佳的问题，因此还需对此进行研究。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统多孔碳孔隙率不佳的问题，提供了一种葡萄糖基多孔碳的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：（1）将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1：50～1：80混合，调节pH至9～10，并于搅拌状态下加入聚烯丙胺盐酸盐10～20倍的醛基化葡萄糖水溶液，于氮气氛围下搅拌混合后，得预处理聚烯丙胺盐酸盐坯料，将预处理聚烯丙胺盐酸盐坯料与硼氢化钠按质量比10：1～20：1混合，搅拌反应，得预处理聚烯丙胺盐酸盐；（2）将间苯二甲酸与甲醇按质量比1：15～1：30混合，并加入间苯二甲酸质量0.1～0.3倍的偶氮二异丁腈和间苯二甲酸质量0.3～0.5倍的β-巯基丙酸，于氮气氛围下，搅拌反应后，旋蒸浓缩，得浓缩物，将浓缩物纯化，过滤，得低分子量聚合物；（3）将低分子量聚合物与水按质量比1：20～1：40混合，并加入低分子量聚合物质量1～3倍的预处理聚烯丙胺盐酸盐和低分子量聚合物质量0.1～0.3倍的水溶性碳二亚胺，调节pH至5.0～5.2，搅拌反应后，过滤，冷冻干燥，得改性聚合物；（4）将改性聚合物与水按质量比1：20～1：30混合，并加入改性聚合物质量15～20倍的油和改性聚合物质量1～2倍的表面活性剂，搅拌混合后，得混合物，将混合物与戊二醛按质量比10：1～18：1混合，搅拌反应后，过滤，冷冻干燥，得微球；（5）将微球与水按质量比1：20～1：50混合，并加入微球质量1～2倍的正硅酸乙酯混合物，调节pH至9.5～10.5，搅拌混合后，过滤，干燥，得坯料，将坯料碳化，得预处理葡萄糖基多孔碳，将预处理葡萄糖基多孔碳与氢氧化钠溶液按质量比1：10～1：20混合，过滤，洗涤，干燥，得葡萄糖基多孔碳。步骤（1）所述醛基化葡萄糖水溶液的制备方法为将葡萄糖与碘酸钾按质量比1：2混合，并加入葡萄糖质量20～30倍的水，搅拌反应后，加入葡萄糖质量5～8倍的氯化钡溶液，搅拌混合后，过滤，得滤液，将滤液与硫酸钠溶液按质量比1：2混合，过滤，去除沉淀，得预处理醛基化葡萄糖水溶液，将预处理醛基化葡萄糖水溶液与水按质量比1：3～1：5混合，得醛基化葡萄糖水溶液。步骤（2）所述纯化所用纯化剂为将丙酮与正己烷按质量比1：1～1：2混合，得纯化剂。步骤（2）所述过滤用滤膜的截留分子量为10000。步骤（4）所述油为蓖麻油，油菜籽油或橄榄油中任意一种。步骤（4）所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，司盘-80或吐温-80中任意一种。步骤（5）所述正硅酸乙酯混合物为将正硅酸乙酯与乙醇按质量比1：3～1：5混合，得正硅酸乙酯混合物。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术在制备葡萄糖基多孔碳时加入预处理聚烯丙胺盐酸盐，首先，预处理聚烯丙胺盐酸盐中聚烯丙胺盐酸盐与葡萄糖以共价键进行连接，并形成具有pH敏感性的微凝胶，在产品制备过程中可在碱性条件下发生膨胀，从而使产品坯料内部具有一定的孔隙，并利于二氧化硅的填充，进而使产品的孔隙率提高，其次，聚烯丙胺盐酸盐可在产品制备过程中在高温条件下被碳化，并且产生气体，进而使产品内部的孔隙滤进一步提高；（2）本专利技术在制备葡萄糖基多孔碳时加入低分子量聚合物，一方面，低分子量聚合物可与聚烯丙胺盐酸盐发生脱水缩合，在产品坯料内部形成复杂的交联网络结构，从而在碳化后，在产品内部形成复杂的孔隙结构，进而提高产品的孔隙率，另一方面，由于接枝低分子量聚合物的聚烯丙胺盐酸盐对温度敏感，可在产品制备过程中始终含有较高的孔隙率，从而在吸附二氧化硅的过程中，提高产品坯料内部和表面二氧化硅的含量，进而在后续碱浸过程中提高产品的孔隙率。具体实施方式将葡萄糖与碘酸钾按质量比1：2混合于烧杯中，并向烧杯中加入葡萄糖质量20～30倍的水，于温度为30～40℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌反应10～12h后，向烧杯中加入葡萄糖质量5～8倍的质量分数为12～18%的氯化钡溶液，于温度为30～40℃，转速为300～350r/min的条件下，搅拌混合15～30min后，过滤，得滤液，将滤液与质量分数为12～20%的硫酸钠溶液按质量比1：2混合，于温度为30～40℃，转速为300～350r/min的条件下，搅拌混合25～40min后，过滤，去除沉淀，得预处理醛基化葡萄糖水溶液，将预处理醛基化葡萄糖水溶液与水按质量比1：3～1：5混合，得醛基化葡萄糖水溶液；将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1：50～1：80混合于烧瓶中，并用质量分数为10～12%的氢氧化钠溶液调节烧瓶内物料的pH至9～10，向烧瓶中以10～20mL/min的速率通入氮气，并于转速为600～800r/min的条件下向烧瓶中加入聚烯丙胺盐酸盐10～20倍的醛基化葡萄糖水溶液，于温度为30～40℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌混合2～3h后，得预处理聚烯丙胺盐酸盐坯料，将预处理聚烯丙胺盐酸盐坯料与硼氢化钠按质量比10：1～20：1混合，于温度为35～45℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌反应5～6h后，得预处理聚烯丙胺盐酸盐；将间苯二甲酸与甲醇按质量比1：15～1：30混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入间苯二甲酸质量0.1～0.3倍的偶氮二异丁腈和间苯二甲酸质量0.3～0.5倍的β-巯基丙酸，向四口烧瓶中以10～20mL/min的速率通入氮气，于温度为50～60℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌反应5～6h后，得反应物，将反应物于温度为50～70℃，转速为120～150r/min，压力为500～600kPa的条件下，旋蒸浓缩2～3h后，得浓缩物，将浓缩物与纯化剂按质量比1：5～1：10混合，于温度为40～50℃，转速为280～380r本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种葡萄糖基多孔碳的制备方法，其特征在于，具体制备过程为：（1）将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1：50～1：80混合，调节pH至9～10，并于搅拌状态下加入聚烯丙胺盐酸盐10～20倍的醛基化葡萄糖水溶液，于氮气氛围下搅拌混合后，得预处理聚烯丙胺盐酸盐坯料，将预处理聚烯丙胺盐酸盐坯料与硼氢化钠按质量比10：1～20：1混合，搅拌反应，得预处理聚烯丙胺盐酸盐；（2）将间苯二甲酸与甲醇按质量比1：15～1：30混合，并加入间苯二甲酸质量0.1～0.3倍的偶氮二异丁腈和间苯二甲酸质量0.3～0.5倍的β‑巯基丙酸，于氮气氛围下，搅拌反应后，旋蒸浓缩，得浓缩物，将浓缩物纯化，过滤，得低分子量聚合物；（3）将低分子量聚合物与水按质量比1：20～1：40混合，并加入低分子量聚合物质量1～3倍的预处理聚烯丙胺盐酸盐和低分子量聚合物质量0.1～0.3倍的水溶性碳二亚胺，调节pH至5.0～5.2，搅拌反应后，过滤，冷冻干燥，得改性聚合物；（4）将改性聚合物与水按质量比1：20～1：30混合，并加入改性聚合物质量15～20倍的油和改性聚合物质量1～2倍的表面活性剂，搅拌混合后，得混合物，将混合物与戊二醛按质量比10：1～18：1混合，搅拌反应后，过滤，冷冻干燥，得微球；（5）将微球与水按质量比1：20～1：50混合，并加入微球质量1～2倍的正硅酸乙酯混合物，调节pH至9.5～10.5，搅拌混合后，过滤，干燥，得坯料，将坯料碳化，得预处理葡萄糖基多孔碳，将预处理葡萄糖基多孔碳与氢氧化钠溶液按质量比1：10～1：20混合，过滤，洗涤，干燥，得葡萄糖基多孔碳。...

【技术特征摘要】
1.一种葡萄糖基多孔碳的制备方法，其特征在于，具体制备过程为：（1）将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1：50～1：80混合，调节pH至9～10，并于搅拌状态下加入聚烯丙胺盐酸盐10～20倍的醛基化葡萄糖水溶液，于氮气氛围下搅拌混合后，得预处理聚烯丙胺盐酸盐坯料，将预处理聚烯丙胺盐酸盐坯料与硼氢化钠按质量比10：1～20：1混合，搅拌反应，得预处理聚烯丙胺盐酸盐；（2）将间苯二甲酸与甲醇按质量比1：15～1：30混合，并加入间苯二甲酸质量0.1～0.3倍的偶氮二异丁腈和间苯二甲酸质量0.3～0.5倍的β-巯基丙酸，于氮气氛围下，搅拌反应后，旋蒸浓缩，得浓缩物，将浓缩物纯化，过滤，得低分子量聚合物；（3）将低分子量聚合物与水按质量比1：20～1：40混合，并加入低分子量聚合物质量1～3倍的预处理聚烯丙胺盐酸盐和低分子量聚合物质量0.1～0.3倍的水溶性碳二亚胺，调节pH至5.0～5.2，搅拌反应后，过滤，冷冻干燥，得改性聚合物；（4）将改性聚合物与水按质量比1：20～1：30混合，并加入改性聚合物质量15～20倍的油和改性聚合物质量1～2倍的表面活性剂，搅拌混合后，得混合物，将混合物与戊二醛按质量比10：1～18：1混合，搅拌反应后，过滤，冷冻干燥，得微球；（5）将微球与水按质量比1：20～1：50混合，并加入微球质量1～2倍的正硅酸乙酯混合物，调节pH至9.5～10.5，搅拌混合后，过滤，干燥，得坯料，将坯料碳化，得预...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘茂龙，刘侠，朱东东，
申请(专利权)人：佛山皖阳生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44