[發明專利]一種介孔印跡碳納米球的制備方法

有效

• 申請號: 201410499699.0
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104291314A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 劉旭光;秦蕾;楊永珍;劉偉峰;賈曉瑞
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82Y30/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

技術領域

本發明涉及一種介孔印跡碳納米球的制備方法，屬碳-有機復合材料表面化學修飾及應用的技術領域。

背景技術

燃油中含有噻吩、硫醇、硫醚等含硫物質，在燃燒過程中會釋放硫氧化物，造成霧霾、酸雨等環境問題，對油品中含硫物質進行深度脫除是十分重要的。

常規的油品脫硫技術是在高溫、高壓、高能耗、重污染的反應條件下完成的，難以實現深度脫硫，表面分子印跡吸附脫硫是一種新型的油品深度脫硫技術，反應條件溫和、能耗低、成本低、可再生、污染少，具有高效的特異性識別吸附的優點，在實現深度脫硫的同時還可獲得高附加值產品，具有極大的研究價值和應用前景。

表面分子印跡吸附脫硫，在基質表面產生印跡孔穴，將目標分子的尺寸、構型、化學識別位點烙印在固體基質表面，獲得對目標分子的高效選擇性和吸附能力。

介孔碳材料具有導電導熱性能、化學穩定性好、耐酸堿的優點，具有豐富的介孔結構，增加了用于印跡的比表面積，在印跡過程中可有效地提高與反應溶劑的相容性和表面活性，提高印跡效果，增強吸附性能，是一種很好的制備表面分子印跡吸附材料的基質材料。

介孔碳納米球表面的接枝改性修飾、印跡聚合是一項新技術，在應用參數、檢測表征方面都需進一步探討和研究。

發明內容

發明目的

本發明的目的是針對背景技術的實際情況，采用葡萄糖為碳源，二氧化硅為介孔模板，經水熱合成聚合物微球，高溫碳化除去二氧化硅得到介孔碳納米球，經表面修飾、接枝、印跡聚合，制成介孔印跡碳納米球，以大幅度提高吸附脫硫效果。

技術方案

本發明使用的化學物質材料為：葡萄糖、二氧化硅、二苯并噻吩、二甲基丙烯酸乙二醇酯、α-甲基丙烯酸、氯仿、無水乙醇、無水甲醇、冰乙酸、p-(氯甲基)苯基三甲氧基硅烷、二乙基二硫代氨基甲酸鈉、硫酸、硝酸、甲苯、去離子水、氮氣，其組合準備用量如下：以克、毫升、厘米³為計量單位

制備方法如下：

(1)制備介孔碳納米球

①配制葡萄糖水溶液，稱取葡萄糖3.168g±0.001g，量取去離子水40mL±0.001mL，加入燒杯中，攪拌5min，成0.4mol/L的葡萄糖水溶液；

②取葡萄糖水溶液40mL±0.01mL、二氧化硅0.2g±0.01g置于聚四氟乙烯容器中，將容器置于超聲分散儀內進行分散溶解，成乳白色澄清混合液；

③將盛有混合液的聚四氟乙烯容器放入反應釜內，并密閉，然后放入加熱爐中進行加熱，加熱溫度180℃±2℃，加熱時間1440min；混合液在反應釜中進行水熱合成反應，反應式如下:

式中：C-OH：表面具有氫氧官能團的碳納米球

④停止加熱，反應釜內溶液隨爐冷卻至25℃，得棕色絮狀溶液；

⑤離心分離，將棕色絮狀溶液置于離心管內進行分離，得絮狀物；

⑥洗滌、抽濾，將絮狀物加入燒杯中，加入去離子水100mL，攪拌洗滌，然后用微孔濾膜進行抽濾，留存濾餅；

⑦真空干燥，將濾餅置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥溫度55℃，真空度10Pa，干燥時間1440min，得棕色粉末；

⑧將干燥后的棕色粉末置于燒結爐內，進行燒結碳化，燒結溫度800℃±2℃，并輸入氮氣保護，氮氣輸入速度100cm³/min，燒結時間120min，燒結后成黑色碳納米球；

⑨將黑色碳納米球放置于燒杯中，加入氫氟酸40mL±0.001mL，浸泡20min，除去二氧化硅；然后用去離子水1000mL攪拌洗滌，抽濾后得濾餅；

⑩真空干燥，將濾餅置于真空干燥箱中干燥，干燥溫度55℃，真空度10Pa，干燥時間1440min，干燥后得介孔碳納米球；

(2)硅烷化修飾改性介孔碳納米球

硅烷化修飾改性介孔碳納米球是在三口燒瓶、電加熱器上進行的，是在加熱、水循環冷凝、磁力攪拌下完成的；

①稱取介孔碳納米球0.3g±0.001g，加入三口燒瓶中；將無水乙醇45mL±0.01mL、去離子水15mL±0.001mL、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷1mL±0.001mL加入三口燒瓶中；放置攪拌磁子；

②然后滴加冰乙酸1.3mL±0.001mL，滴加速度0.1mL/min，調節pH≈5，呈堿性；

③開啟電加熱器，溫度升至65℃±2℃，攪拌磁子攪拌；

④加熱攪拌120min，進行修飾改性反應；反應式如下：