【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于印迹材料，具体涉及一种生物质多孔碳基锂离子印迹材料及其制备方法。
技术介绍
1、锂在陶瓷、玻璃、润滑脂等许多工业领域发挥着越来越重要的作用，尤其是在锂离子电池领域广泛应用，这就驱使人们从工业废水、煤灰和海水中回收li离子所有资源。
2、目前，常用的锂的提取方法有蒸发结晶、膜过滤、煅烧浸出、沉淀、离子交换、吸附等。其中，吸附法具有易于再生、操作简单、回收率高等优点，是最有前途的锂提取方法之一。然而，由于na+、k+、mg2+的电荷、离子半径与li离子接近，会对li+的吸附过程有干扰作用。因此，开发具有良好选择性的功能吸附剂实现li+的高效回收是至关重要的。
3、离子印迹技术(ion-imprinting technology，iit)用于制备具有特定目标离子识别位点的离子印迹聚合物(ion imprinted polymer，iip)，通过添加和提取模板离子来创建宿主离子的特定结合位点。生物质多孔碳材料是以废弃秸秆为原料，经粉碎、金属离子占位，高温热解后获得一种具有磁性的多孔碳材料。与常规的磁性碳材料相比具有孔洞可调节、大比表面积等优势。
4、中国专利申请cn110078873a公开了一种磁性碳基锂离子印迹材料的制备方法，以磁性碳球作为载体，通过表面聚合的方式在其表面形成锂离子印迹聚合材料，虽然有利于材料的回收利用，由于比表面积小、孔洞不可调节使其吸附量仅为5.84mg/g。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术
2、一种生物质多孔碳基锂离子印迹材料的制备方法，包括如下步骤：以具有核壳结构的磁性生物质多孔碳为基体，对其以聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂进行表面活化，表面活化后在溶剂中均匀分散，继而在溶剂中对其进行氨基化改性，接着，以2-(羟基甲基)-12-冠醚-4(结构式如下式i所示)为功能单体、li+为模板离子、乙二醇二甲基丙烯酸酯作为交联剂进行原位聚合得到生物质多孔碳基锂离子印迹材料。
3、
4、其中，所述的磁性生物质多孔碳是一种以生物质多孔碳为壳体、氧化镍nio纳米粒子为磁核的核壳结构复合材料，其制备方法包括如下步骤：
5、(1)以生物质秸秆为碳源，经粉碎后使用100目滤网进行筛分，加入0.025mol/lnaoh溶液进行蚀刻造孔，过滤后样品在室温下加入预先配制的0.01mol/lnicl2·6h2o溶液中，磁力搅拌12h，过滤，对滤饼进行80℃干燥12h；
6、生物质秸秆为常见的农业废弃秸秆，如小麦秸秆、玉米秸秆等。
7、(2)取干燥后的样品，置于管式炉内，氮气氛围下程序升温至600-1000℃热解2h，制得磁性生物质多孔碳。
8、在此基础上，所述生物质多孔碳基锂离子印迹材料的制备方法包括如下步骤：
9、(3)将所制得的磁性生物质多孔碳加入二甲基乙酰胺(dmac溶剂)中，经超声处理后，加入聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，向上述混合液中加入4,4'-二氨基二苯醚于60-80℃磁力搅拌8h进行氨基化处理，制得氨基化磁性生物质多孔碳悬浮液。
10、(4)向所述氨基化磁性生物质多孔碳悬浮液中加入氟化锂，甲基丙烯酸和2-(羟基甲基)-12-冠醚-4，以对甲苯磺酸为催化剂，原位接枝得到磁性生物质多孔碳—4,4'-二氨基二苯醚—2-(羟基甲基)-12-冠醚-4—甲基丙烯酸的锂络合物。
11、(5)在步骤(4)的产物中加入偶氮二异丁腈作为引发剂，乙二醇二甲基丙烯酸酯作为交联剂，60-80℃下进行交联反应，过滤后得到具有磁性的生物质多孔碳基锂离子聚合物。
12、(6)使用50ml无水乙醇淋洗5次所述生物质多孔碳基锂离子聚合物，再以酸性溶液洗涤所述生物质多孔碳基锂离子聚合物，洗脱所述生物质多孔碳基锂离子聚合物上的锂离子后，干燥得所述生物质多孔碳基锂离子印迹材料。
13、优选地，所述步骤(1)中，所述秸秆、naoh、六水合氯化镍的质量比为4-6：0.5：1.2。
14、优选地，所述步骤(2)中，所述热解温度为600-1000℃，优选为800℃。
15、优选地，所述步骤(3)中，所述磁性生物质多孔碳与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为8-10：1；磁性生物质多孔碳与dmac溶剂的质量比为1：30；磁性生物质多孔碳与4,4'-二氨基二苯醚的质量比为1：0.3。
16、优选地，所述步骤(4)中，2-(羟基甲基)-12-冠醚-4、甲基丙烯酸与氟化锂的质量比为1:0.2-0.3:0.2；所述磁性生物质多孔碳与2-(羟基甲基)-12-冠醚-4的质量比为1：0.5-0.6；所述催化剂对甲苯磺酸与磁性生物质多孔碳的质量比为0.07～0.09:1。
17、优选地，所述步骤(5)中，所述交联反应中所述2-(羟基甲基)-12-冠醚-4、乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁腈的质量比为1：5-8：0.04-0.07。
18、优选地，所述步骤(6)中，用于洗涤所述生物质多孔碳基锂离子聚合物的酸性溶液是0.2mol/l的盐酸。
19、本专利技术制备的生物质多孔碳基锂离子印迹材料外观为黑色粉体，具有以生物质多孔碳为壳、内部核为nio纳米粒子的核壳结构，核壳结构磁性生物质多孔碳表面氨基化后，以氟化锂为模板剂、2-(羟基甲基)-12-冠醚-4为功能单体、偶氮二异丁腈(aibn)作为引发剂，甲基丙烯酸为接枝单体，得到磁性生物质多孔碳—4,4'-二氨基二苯醚—2-(羟基甲基)-12-冠醚-4—甲基丙烯酸的锂络合物，再以交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(edgma)与磁性生物质多孔碳—4,4'-二氨基二苯醚—2-(羟基甲基)-12-冠醚-4—甲基丙烯酸的锂络合物进行交联，洗脱聚合物上的锂离子后，形成所述的生物质多孔碳基锂离子印迹材料。
20、本专利技术制备的生物质多孔碳基锂离子印迹材料可以作为吸附剂，用于吸附水中的锂离子。
21、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：
22、1、本专利技术中，生物质多孔碳基锂离子印迹材料以磁性生物质多孔碳为基体，所述磁性生物质多孔碳为以生物质多孔碳为壳体、氧化镍(nio)纳米粒子为磁核的核壳结构，保证了所制备印迹材料具有吸附位点多和超顺磁性，在提升吸附容量的同时，方便后续处理的分离回收。
23、2、本专利技术制备的生物质多孔碳基锂离子印迹材料以磁性生物质多孔碳为分散基体，一方面解决了纳米材料的团聚问题，提供更多的吸附位点；另一方面也解决了吸附材料的回收问题。可将本专利技术的生物质多孔碳基锂离子印迹材料用于盐湖卤水中锂离子的提取，解决盐湖中获取锂资源难的问题。
24、3、本专利技术以生物质多孔碳为载体，锂离子为模板离子、2-(羟基甲基)-12-冠醚-4为功能单体，针对生物质多孔碳表面进行氨本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种生物质多孔碳基锂离子印迹材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体为：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)具体为：将所制得的磁性生物质多孔碳加入二甲基乙酰胺中，经超声处理后，加入聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，向上述混合液中加入4,4'-二氨基二苯醚于60-80℃磁力搅拌8h进行氨基化处理，制得氨基化磁性生物质多孔碳悬浮液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)具体为：向所述氨基化磁性生物质多孔碳悬浮液中加入氟化锂，甲基丙烯酸和2-(羟基甲基)-12-冠醚-4，以对甲苯磺酸为催化剂，原位接枝得到磁性生物质多孔碳—4,4'-二氨基二苯醚—2-(羟基甲基)-12-冠醚-4—甲基丙烯酸的锂络合物。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)具体为：在步骤(3)的产物中加入偶氮二异丁腈作为引发剂，乙二醇二甲基丙烯酸酯作为交联剂，60-80℃下进行交联反应，过滤后得到具有磁性的生物质多孔碳基锂离子聚合物。
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7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述生物质秸秆、NaOH、六水合氯化镍的质量比为4-6:0.5:1.2；所述热解温度为600-1000℃，优选为800℃。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述磁性生物质多孔碳与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为8-10:1；磁性生物质多孔碳与二甲基乙酰胺的质量比为1:30；磁性生物质多孔碳与4,4'-二氨基二苯醚的质量比为1:0.3；所述磁力搅拌的温度为70℃。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，2-(羟基甲基)-12-冠醚-4、甲基丙烯酸与氟化锂的质量比为1:0.2-0.3:0.2；所述磁性生物质多孔碳与2-(羟基甲基)-12-冠醚-4的质量比为1:0.5-0.6；所述催化剂对甲苯磺酸与磁性生物质多孔碳的质量比为0.07～0.09:1。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述交联反应中所述2-(羟基甲基)-12-冠醚-4、乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁腈的质量比为1：5-8：0.04-0.07；
...【技术特征摘要】
1.一种生物质多孔碳基锂离子印迹材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体为：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)具体为：将所制得的磁性生物质多孔碳加入二甲基乙酰胺中，经超声处理后，加入聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，向上述混合液中加入4,4'-二氨基二苯醚于60-80℃磁力搅拌8h进行氨基化处理，制得氨基化磁性生物质多孔碳悬浮液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)具体为：向所述氨基化磁性生物质多孔碳悬浮液中加入氟化锂，甲基丙烯酸和2-(羟基甲基)-12-冠醚-4，以对甲苯磺酸为催化剂，原位接枝得到磁性生物质多孔碳—4,4'-二氨基二苯醚—2-(羟基甲基)-12-冠醚-4—甲基丙烯酸的锂络合物。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)具体为：在步骤(3)的产物中加入偶氮二异丁腈作为引发剂，乙二醇二甲基丙烯酸酯作为交联剂，60-80℃下进行交联反应，过滤后得到具有磁性的生物质多孔碳基锂离子聚合物。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)具体为：使用50ml无水乙醇淋洗5次所述生物质多孔碳基锂离子聚合物，再以酸性溶液洗涤...
【专利技术属性】
技术研发人员：张燕辉，张根旺，刘继成，王子涵，朱宏斌，张凤学，
申请(专利权)人：湖北百杰瑞新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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