[發明專利]一種能夠高效去除水體中重金屬離子和有機染料的NCC/PVA/PVP共混碳海綿的制備方法

有效

• 申請號: 201610127555.1
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105597681B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 馬明國;劉艷軍;劉姍;楊俊;王波;許鳳
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/22;C02F101/20
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司11225
• 代理人: 張皓,黃威

技術領域

本發明涉及一種納米纖維素/聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮(NCC/PVA/PVP)共混碳海綿的制備方法，特別涉及一種微波退火法制備高效去除水體中重金屬離子和有機染料的NCC/PVA/PVP共混碳海綿的制備方法。

背景技術

由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的多孔炭材料在具備炭材料性質(如化學穩定性高、導電性好、價廉等)優點的同時，還具有比表面積大等特點。因此，多孔炭材料可應用于分離凈化、催化、光學器件、能量存儲、生物分離薄膜及納米反應器等領域。由三維網絡結構形成的大孔結構使多孔炭材料具有優異的吸附性能。目前，隨著多孔炭材料研究的深入，制備多孔炭材料不僅需要控制其介觀結構、孔徑及孔道排列，而且對其微米級的宏觀形貌也有要求。現已成功合成了球、纖維、棒、單晶和塊體材料等多種形貌的介孔炭材料。使得多孔碳材料在污水處理，水體凈化領域有重要的作用。

聚合物基納米復合材料是指以高聚物為基體，與金屬、無機非金屬以及有機物納米粒子等進行復合而得到的一種性能優異的材料。這種復合材料既有高聚物本身的優點，又兼備了納米粒子的特異屬性，因而使其在力學、催化、功能材料(光、電、磁、敏感)等領域內得到應用，甚至出現全新的性能和功能，例如高強度、高模量、高韌性、高耐熱性、高透明性、高導電性、對油類和氣體的高阻隔性等，因而有著廣闊的發展前景。聚合物納米復合材料可分為聚合物/無機物納米復合材料和聚合物/聚合物納米復合材料。近年來大量的研究集中于制備單一組分的不同形貌和結構的碳纖維、碳氣凝膠等對水體中重金屬離子和有機染料的去除，對于多組分共混，納米材料與高聚物共混制備碳材料研究很少。目前制備的重金屬離子和有機染料的吸附材料有多孔纖維、石墨烯氣凝膠、碳納米復合纖維、淀粉-碳膜材料等。如由Zhao等提出的以聚苯乙烯為基體，通過電紡絲技術制備了具有多空隙結構的纖維對油有很高的吸附率(Jing Wu,Nu Wang,Li Wang,Hua Dong,Yong Zhao,and Lei Jing ACS Appl.Mater.Interfaces,2012,4,3207-3212)；由Li等提出的以自組裝方法制備的可壓縮石墨烯氣凝膠對有機溶劑的去除可循環使用(Jihao Li,Jingye Li,Hu Meng,Siyuan Xie,Bowu Zhang,Linfan Li,Hongjuan Ma,Jianyong Zhang and Ming Yu,J.Mater.Chem.A,2014,2,2934–2941；由Guo等提出的以棉纖維為原料通過微波退火和煅燒等方法制備的具有多孔的可磁性吸附重金屬離子的碳納米復合纖維(Jiahua Zhu,Hongbo Gu,Jiang Guo,Minjiao Chen,Huige Wei,Zhiping Luo,Henry A.Colorado,Narendranath Yerra,Daowei Ding,Thomas C.Ho,Neel Haldolaarachchige,Jack Hopper,David P.Young,Zhanhu Guo and Suying Wei,J.Mater.Chem.A,2014,2,2256–2265)；由Mezzenga等提出的用淀粉和碳雜化制備用于凈化水的膜可去除重金屬離子和有機溶劑(Sreenath Bolisetty and Raffaele Mezzenga，Nature Nanotechnology,2016,DOI:10.1038/NNANO.2015.310。