一种类笼形有序介孔吸附剂的制备方法技术

一种类笼形有序介孔吸附剂的制备方法，其特征在于：以羧甲基纤维素为原料，三嵌段共聚物F127为软模板，高温高压水热条件处理后，离心分离得到深棕色固体产物，将其用蒸馏水、无水乙醇洗涤数次至滤液澄清，80℃烘干后氮气保护下高温煅烧2h，得到介孔结构发达的类笼形炭微球，对维生素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

【技术实现步骤摘要】
一种类笼形有序介孔吸附剂的制备方法所属
：本专利技术涉及纳米材料制备领域，特别是涉及一种类笼型有序介孔吸附剂的制备方法。
技术介绍
：近年来大量学者的研究表明具有可控尺寸和形貌的炭材料在作为催化剂、吸附剂、超级电容器、燃料电池等各种领域具有潜在的应用价值。尤其是球形炭材料，所具有的高比表面积，低比密度，良好的导电几导热性能，更拓展了其应用价值。最近研究表明：球形炭材料可以通过单糖、多糖、生物质原料的水热法制备而得到，为炭材料的制备提供了简单易行的方法。有序的孔结构直接影响着制备炭材料的各项物理和化学性质，重金属离子引起的水污染是全球面临的一个严峻的环境问题。软模板法是一种有效的用来制备可控孔结构尤其是介孔结构的方法，以相亲性嵌段共聚物F127，P123或者二者混合物为结构导向剂，碳前躯体与表面活性剂通过氢键和库仑力连接，通过自组装形成不同形貌及尺寸的初级粒子。高温除去模板后，1-D孔道、2-D六边形及3-D笼形有序介孔结构可以控制制备得到。公开号为CN103482596A的中国专利介绍了一种有序介孔炭的制备方法及其应用。基于硬模板法中的一步法，将非离子型三嵌段共聚物与阴离子表面活性剂混合形成双表面活性剂体系，正硅酸乙酯做模板剂，通过自组装形成三组分共聚物，再经过晶化、预氧化、高温炭化、酸洗除硅制得有序介孔炭，有序度高，呈短棒状，作为电池负极材料有很高的容量和好的循环稳定性。反应中涉及非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，活性剂的浓度对孔径及有序度有较大的影响。公开号为CN102977397A的中国专利介绍了一种在室温下乙醇-水溶液中利用间苯二酚-甲醛树脂和非离子表面活性剂合成高度有序介孔炭的制备方法。在碱性催化剂下制得低聚合度的高分子前驱体，将其与非离子表面活性剂混合，再加入酸性催化剂，是高分子前驱体进一步聚合，沉淀析出，离心得到下层沉淀，高温除去表面活性剂得到高度有序介孔高分子材料，进一步高温下碳化得到相应的有序介孔炭材料，反应室温下进行，但是反应涉及酸碱催化剂，同时需要两步高温活化，不利于大批量实际生产。公开号为CN103896250A的中国专利介绍了一种有序介孔碳材料的制备方法。首先制备介孔二氧化硅硬模板材料并确定孔容，加入与之孔容等体积的前驱体，真空下升温至前驱体沸点，保持一段时间后前驱体进入模板孔道，实现等量浸渍，将浸渍后的粉末加入聚合引发剂溶液进行聚合转化，干燥后高温炭化，并放入HF溶液中处理，得到有序介孔碳材料，具有较高的比表面积和孔容，但是反应冗长，涉及多步，增加了反应周期也增加了反应成本。公开号为CN103848413A的中国专利介绍了一种介孔球形碳材料的制备方法。以聚苯乙烯球为模板剂，将其分散在水或者有机溶剂中，超声条件下加入碳源，超声0.5～6小时，将分离得到的固体在惰性气氛下高温焙烧，得到上述制备的介孔球形炭材料，该法简单易行，成本低，无需额外的催化剂或氧化剂，反应涉及碳源通常为酚醛树脂，溶剂多为有机试剂，对环境负荷大，不利于大规模商业化应用。公开号为CN102908982的中国专利介绍了一种吸附废水中重金属离子的新型介孔材料的制备方法。本法首先制备特定模板，然后将硅源和稀土盐溶液水解形成溶胶-凝胶后对其进行晶化，合成介孔分子筛前驱体，去除模板后得到有序介孔氧化硅稀土产物。对特定重金属离子包括Pb2+，Zn2+，Cu2+及Ag2+等具有较好的吸附性能。反应中的硅源一般为偏硅酸钠，正硅酸甲酯等，不利于环境友好发展同时硅源和稀土盐的比例对孔结构有较大影响。综上所述，目前制备有序介孔吸附剂主要以酚醛树脂、硅源等为原料，聚苯乙烯小球或特定物质为模板剂，以有机试剂为溶剂，通过高温或者几步复杂的处理过程，得到介孔丰富的炭材料。这些方法通常需在反应中加入酸碱催化剂，反应条件难以控制且对产物有序孔结构的制备有很大影响，增加了反应成本，且不利于大规模的商业化生产。而生物质原料制备的有序介孔炭材料在大分子吸附方面展现出稳定且优异性能，因此，探索一种简单易行、环保的方法制备特定形貌的有序介孔炭材料具有重要意义。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种类笼形有序介孔吸附剂的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案包括：一种类笼形有序介孔吸附剂的制备方法，其特征在于：以羧甲基纤维素为原料，表面活性剂三嵌段共聚物F127为软模板，纯水为溶剂，高温高压水热条件处理后，离心、分离得到深棕色固体产物，将棕色固体产物用蒸馏水、无水乙醇洗涤数次至滤液澄清，80℃烘干后在氮气保护下高温煅烧2h，得到介孔结构发达的类笼形炭微球，对大分子维生素B12有较高的吸附性能。本操作工艺的主要特点是以纤维素醚羧甲基纤维素为原料，环保廉价易得，水为溶剂，三嵌段共聚物F127为软模板，F127能够自组装形成不同形貌的的同时与原料羧甲基纤维素及其水解中间产物发生反应，高温活化后形成大量介孔结构，根据不同的F127添加量，形成不同有序结构的介孔，发达的介孔结构使其对大生物分子VB12有较好的吸附性能。本法采用的水热反应操作过程简单，成本低廉，介孔结构发达且可控，具有优良的吸附效果。本专利技术的优点是：1、以纤维素醚羧甲基纤维素为原料，充分利用天然纤维素原料，原料丰富廉价易得，环保天然无污染，高温高压水热处理条件能够使其迅速水解脱水缩合，利于进一步的反应利用；2、本专利技术克服了现有技术中的不足，改变了传统的生产工艺，使用水热反应，以水为溶剂，原料不需预处理，降低反应温度，缩短反应时间，反应条件温和，过程操作简单，生产成本低，得率高。3、本专利技术以三嵌段共聚物F127为模板剂，通过自组装同时与原料反应，促使形成特殊类笼形的同时形成大量的有序介孔结构，拓展了其适用范围。4、本专利技术反应中无需任何额外高温处理对环境无污染，大量有序的介孔结构使其对维生素B12有较优异的吸附性能。附图说明：图1为本专利技术实施例1制备得到的类笼形有序介孔吸附剂SEM图片；图2为本专利技术实施例1制备得到的类笼形有序介孔吸附剂TEM图片；图3为本专利技术实施例1制备得到的类笼形有序介孔吸附剂对VB12的饱和吸附曲线。具体实施方式：下面对本专利技术实施作进一步详细描述：一种类笼形有序介孔吸附剂的制备方法，其特征在于：以羧甲基纤维素为原料，表面活性剂三嵌段共聚物F127为软模板，纯水为溶剂，高温高压水热条件处理后，离心、分离得到深棕色固体产物，将棕色固体产物用蒸馏水、无水乙醇洗涤数次至滤液澄清，80℃烘干后在氮气保护下高温煅烧2h，得到介孔结构发达的类笼形炭微球，对大分子维生素B12有较高的吸附性能。下面，本专利技术将用实施例进行进一步的说明，但是它并不限于这些实施例的任一个或类似实例。实施例1：取F1270.7g溶于20ml水中，在60℃水浴中不断搅拌直至完全溶解，另取烘干的纤维素醚羧甲基纤维素1.5g，溶于20ml水中后将两溶液混合。放入聚四氟乙烯于反应釜中，保证溶液体积与釜容积为13:20，10℃/min升温速率升温至目标温度220℃，恒温10h，冷却降至室温，以8000r/min的转速离心分离30min两次，得到棕色固体产物。先后用蒸馏水和无水乙醇洗涤2次，80℃真空干燥后放入煅烧炉中850℃高温处理2h，制备得到的吸附剂为类笼型形状，介孔平均粒径为2.5nm，如图1图2所示。配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种类笼形有序介孔吸附剂的制备方法，其特征在于：以羧甲基纤维素为原料，表面活性剂三嵌段共聚物F127为软模板，纯水为溶剂，高温高压水热条件处理后，离心、分离得到深棕色固体产物，将棕色固体产物用蒸馏水、无水乙醇洗涤数次至滤液澄清，80℃烘干后在氮气保护下高温煅烧2h，得到介孔结构发达的类笼形炭微球，对大分子维生素B

【技术特征摘要】
1.一种类笼形有序介孔吸附剂的制备方法，其特征在于：以羧甲基纤维素为原料，表面活性剂三嵌段共聚物F127为软模板，纯水为溶剂，高温高压水热条件处理后，离心、分离得到深棕色固体产物，将棕色固体产物用蒸馏水、无水乙醇洗涤数次至滤液澄清，80℃烘干后在氮气保护下高温煅烧2h，得到介孔结构发达的类笼形炭微球，对大分子维生素B12有较高的吸附性能。2.按照权利要求1所述的一种类笼形有序介孔吸附剂的制备方法，其特征在于：水热反应中羧甲基纤维素原料浓度为1.25％～7.5％，溶剂容量与反应容量比为3:5～4:5。3.按照权利要求1所述的一种类笼形有序介孔吸附剂的制备方法，其特征在于：软模板表面活性剂F127的添加浓度为1％～7％。4.按照权利要求1所述的一种类笼...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴琼，于世涛，刘仕伟，解从霞，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37