蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料的制备及应用制造技术

蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料的制备及应用，制备是先进行蘑菇栽培基质预处理，再以F127为结构导向剂，三氯化铁为磁源，经一步螯合辅助自组装和溶剂挥发诱导自组装后，置于氮气中加热碳化得到的蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料；该材料对肌酸酐的吸附性性能良好，具有较好的应用前景；本发明专利技术制备过程简单，所用生产成本较低，能实现大尺寸制备；所采用的碳源是来源丰富的蘑菇栽培基质，来源广泛、成本低廉，实现资源利用最大化，绿色、环境友好。

Preparation and application of magnetic porous carbon composites derived from mushroom substrate

The preparation and application of magnetic porous carbon composites derived from mushroom cultivation substrate are as follows: the mushroom cultivation substrate is pretreated firstly, then F127 is used as structure-directing agent, ferric chloride is used as magnetic source, after one-step chelation-assisted self-assembly and solvent evaporation-induced self-assembly, the mushroom cultivation substrate is obtained by heating carbonization in nitrogen gas. Derived magnetic porous carbon composites have good adsorbability to creatinine and good application prospects; the preparation process of the invention is simple, the production cost is low, and large-scale preparation can be realized; the carbon source used is a rich mushroom cultivation substrate, with a wide range of sources, low cost and Realization capital. The source is maximized, green and environmentally friendly.

【技术实现步骤摘要】
蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料的制备及应用
本专利技术涉及肾脏解毒
，具体涉及蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料的制备及应用。
技术介绍
肾脏在人体新陈代谢中起着极为重要的作用，肾脏解毒对于肾衰竭的治疗是至关重要的，血液灌流(Hemoperfusion，HP)技术是继血液透析之后发展起来的血液净化技术，利用血液灌流清除血液中的有害物质是治疗肾功能衰竭的重要方法。血液灌流的主要机制是吸附作用，故也称为血液吸附。目前已经报道的用于血液灌流去除体内毒素的吸附剂有多种，如多糖、树脂、活性炭等。活性炭相对于其他的吸附剂具有吸附容量大及对疏水性毒素吸附能力强、速率快等优点，能有效的提高治疗的效果并降低治疗时间，但活性炭由于其疏水表面的存在可能会在血液灌流过程中造成血小板粘附、红细胞溶血等不良反应，其最终的分离也存在问题。多孔碳材料由于具有高的比表面积，孔隙结构发达，化学稳定性良好，导电导热和生物相容性良好等特点，其在作为吸附剂、催化剂载体、超级电容器、药物载体和修饰电极等方面具有重要的应用价值。作为具有高孔隙度以及大表面积的碳基材料，多孔碳材料是最有前景的一类吸附剂。目前用于制备多孔碳材料的方法主要包括模板法、活化法和碳化法等，在其制备过程中仍然存在的问题是成本较高，制备过程中的前驱体的选择多集中于化学试剂，诸如酚醛树脂、呋喃甲醛、呋喃甲醇/芳香化合物等，因此如何低成本、绿色、可控的制备具有优良性能的多孔碳材料是主要研究问题。生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生作为一种来源广泛、可循环利用、廉价易得的碳源。为了获取更为廉价的碳材料制备成本，采用低成本的生物质或生物质废弃物取代传统的化学试剂用于制备多功能碳材料已经成为研究热点。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供了蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料的制备及应用，制备得到的碳材料对肌酸酐的吸附性性能良好，具有较好的应用前景；制备碳材料的过程简单，所用生产成本较低，能实现大尺寸制备；所采用的碳源是来源丰富的生物质废弃物，来源广泛、成本低廉，实现资源利用最大化，绿色、环境友好。为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)生物质碳源的预处理：将蘑菇栽培基质粉碎，用蒸馏水洗涤3～4次，过滤得固体物质，60℃干燥后过6号筛，即得预处理的蘑菇栽培基质；2)磁性多孔碳材料的制备：在室温条件下，将10g的经预处理的蘑菇栽培基质与F127按照质量比1-20:1置于200mL的80％乙醇中混合搅拌24h，挥干溶剂；将挥干溶剂的固体粉末浸在100mL的预先加入有10.82gFeCl3·6H2O的乙二醇溶液中，1.5h后加入6g醋酸钠和2.5g聚乙二醇2000，搅拌3h后转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，将反应釜置于真空干燥箱中抽真空，180℃恒温反应6h；自然冷却至室温后，得到混合溶液；将混合溶液加入溶解1.545g硼酸和9.015g尿素的80％乙醇溶液后，于65℃搅拌5h后，得到的固体物质，置于管式炉中在氮气气流下以5℃/min的加热速度升至600℃，保持600℃加热4h后，自然冷却后关闭惰性气体，取出黑色固体物质；3)磁性碳材料的后处理：将黑色固体物质采用乙醇和蒸馏水洗涤3-4次，磁性分离后60℃干燥即得蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料。所述的蘑菇栽培基质与F127的质量比为1：1。蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料的应用，包括以下步骤：称取10.0mg的蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料，置于锥形瓶中，加入10mL浓度为25-200μg/mL-1的肌酸酐水溶液，超声分散后，37℃下以150rpm在恒温振荡器中匀速振荡避光平衡时间1-300min后，取下磁性分离，取上清液采用紫外分光光度法进行分析，根据平衡前后肌酸酐水溶液的浓度差计算碳材料对肌酸酐的吸附量。所制备的蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料对肌酸酐具有良好的吸附，且不会产生溶血现象，对肌酸酐的最大吸附量达29.155mg/g。本专利技术的有益效果是：本专利技术制备得到的蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料对肌酸酐具有良好的吸附，且不会产生溶血现象；并且制备原料来源于蘑菇栽培基质，它是一种来源广泛、价格低廉的可持续利用的资源，制备方法成本较低，碳源来源广泛，无需特殊试剂，实现资源利用最大化，绿色环境友好，所得的碳材料具有磁性，易于实现后期分离。附图说明图1中A、B和C分别是对比例2制备的蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料的扫描电子显微镜(SEM)照片、对比例1制备的蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料的扫描电子显微镜(SEM)照片和实施例1中所制备的蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料的扫描电子显微镜(SEM)照片。图2是实施例1-6、对比例1-2得到的多孔碳材料吸附性能比较图。图3是实施例1-6、对比例1-2制备的多孔碳材料对肌酸酐的吸附量比较图。图4是本专利技术实施例1中所制备的蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料M1的磁滞曲线。图5是本专利技术实施例1中所制备的蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料M1的氮气吸附脱附等温线和对应的孔径分布图。图6是本专利技术实施例1中所制备的蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料M1吸附肌酸酐的等温吸附动力学曲线。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作详细描述。实施例1，蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)生物质碳源的预处理：将蘑菇栽培基质粉碎，用蒸馏水洗涤3～4次，过滤得固体物质，60℃干燥后过6号筛，即得预处理的蘑菇栽培基质；2)磁性多孔碳材料的制备：在室温条件下，将10g的经预处理的蘑菇栽培基质与F127按照质量比1：1置于200mL的80％乙醇中混合搅拌24h，挥干溶剂；将挥干溶剂的固体粉末浸在100mL的预先加入有10.82gFeCl3·6H2O的乙二醇溶液中，1.5h后加入6g醋酸钠和2.5g聚乙二醇2000，搅拌3h后转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，将反应釜置于真空干燥箱中抽真空，180℃恒温反应6h；自然冷却至室温后，得到混合溶液；将混合溶液加入溶解1.545g硼酸和9.015g尿素的80％乙醇溶液后，于65℃搅拌5h后，得到的固体物质，置于管式炉中在氮气气流下以5℃/min的加热速度升至600℃，保持600℃加热4h后，自然冷却后关闭惰性气体，取出黑色固体物质；3)磁性碳材料的后处理：将黑色固体物质采用乙醇和蒸馏水洗涤3-4次，磁性分离后60℃干燥即得蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料M1。本实施例制备的蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料M1的扫描电子显微镜(SEM)照片如图1C所示。实施例2：蘑菇栽培基质与F127的质量比为5：1，其它参数及条件和实施例1相同，得蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料M2。实施例3：蘑菇栽培基质与F127的质量比为10：1，其它参数及条件和实施例1相同，得蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料M3。实施例4：蘑菇栽培基质与F127的质量比为15：1，其它参数及条件和实施例1相同，得蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料M4。实施例5：蘑菇栽培基质与F127的质量比为20：1，其它参数及条件和实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)生物质碳源的预处理：将蘑菇栽培基质粉碎，用蒸馏水洗涤3～4次，过滤得固体物质，60℃干燥后过6号筛，即得预处理的蘑菇栽培基质；2)磁性多孔碳材料的制备：在室温条件下，将10g的经预处理的蘑菇栽培基质与F127按照质量比1‑20:1置于200mL的80％乙醇中混合搅拌24h，挥干溶剂；将挥干溶剂的固体粉末浸在100mL的预先加入有10.82gFeCl3·6H2O的乙二醇溶液中，1.5h后加入6g醋酸钠和2.5g聚乙二醇2000，搅拌3h后转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，将反应釜置于真空干燥箱中抽真空，180℃恒温反应6h；自然冷却至室温后，得到混合溶液；将混合溶液加入溶解1.545g硼酸和9.015g尿素的80％乙醇溶液后，于65℃搅拌5h后，得到的固体物质，置于管式炉中在氮气气流下以5℃/min的加热速度升至600℃，保持600℃加热4h后，自然冷却后关闭惰性气体，取出黑色固体物质；3)磁性碳材料的后处理：将黑色固体物质采用乙醇和蒸馏水洗涤3‑4次，磁性分离后60℃干燥即得蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料。...

【技术特征摘要】
1.蘑菇栽培基质衍生的磁性多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)生物质碳源的预处理：将蘑菇栽培基质粉碎，用蒸馏水洗涤3～4次，过滤得固体物质，60℃干燥后过6号筛，即得预处理的蘑菇栽培基质；2)磁性多孔碳材料的制备：在室温条件下，将10g的经预处理的蘑菇栽培基质与F127按照质量比1-20:1置于200mL的80％乙醇中混合搅拌24h，挥干溶剂；将挥干溶剂的固体粉末浸在100mL的预先加入有10.82gFeCl3·6H2O的乙二醇溶液中，1.5h后加入6g醋酸钠和2.5g聚乙二醇2000，搅拌3h后转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，将反应釜置于真空干燥箱中抽真空，180℃恒温反应6h；自然冷却至室温后，得到混合溶液；将混合溶液加入溶解1.545g硼酸和9.015g尿素的80％乙醇溶液后，于65℃搅拌5h后，得到的固体物质，置于管式炉中在氮气气流下以5℃/min的加热速度升至600℃，保持600℃加热4h后，自然冷却后关闭惰性气体，取出黑色固体物质；3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅强，余佩，刘瑞林，王燕，葛燕辉，王铭婵，常春，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61