[發(fā)明專利]一種類籠形有序介孔吸附劑的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710177177.2
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106824117A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳瓊;于世濤;劉仕偉;解從霞
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 青島中天匯智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37241
• 代理人: 郝團(tuán)代

所屬技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及納米材料制備領(lǐng)域，特別是涉及一種類籠型有序介孔吸附劑的制備方法。

背景技術(shù)：

近年來大量學(xué)者的研究表明具有可控尺寸和形貌的炭材料在作為催化劑、吸附劑、超級電容器、燃料電池等各種領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。尤其是球形炭材料，所具有的高比表面積，低比密度，良好的導(dǎo)電幾導(dǎo)熱性能，更拓展了其應(yīng)用價值。最近研究表明：球形炭材料可以通過單糖、多糖、生物質(zhì)原料的水熱法制備而得到，為炭材料的制備提供了簡單易行的方法。

有序的孔結(jié)構(gòu)直接影響著制備炭材料的各項物理和化學(xué)性質(zhì)，重金屬離子引起的水污染是全球面臨的一個嚴(yán)峻的環(huán)境問題。軟模板法是一種有效的用來制備可控孔結(jié)構(gòu)尤其是介孔結(jié)構(gòu)的方法，以相親性嵌段共聚物F127，P123或者二者混合物為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，碳前軀體與表面活性劑通過氫鍵和庫侖力連接，通過自組裝形成不同形貌及尺寸的初級粒子。高溫除去模板后，1-D孔道、2-D六邊形及3-D籠形有序介孔結(jié)構(gòu)可以控制制備得到。

公開號為CN103482596 A的中國專利介紹了一種有序介孔炭的制備方法及其應(yīng)用。基于硬模板法中的一步法，將非離子型三嵌段共聚物與陰離子表面活性劑混合形成雙表面活性劑體系，正硅酸乙酯做模板劑，通過自組裝形成三組分共聚物，再經(jīng)過晶化、預(yù)氧化、高溫炭化、酸洗除硅制得有序介孔炭，有序度高，呈短棒狀，作為電池負(fù)極材料有很高的容量和好的循環(huán)穩(wěn)定性。反應(yīng)中涉及非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑，活性劑的濃度對孔徑及有序度有較大的影響。

公開號為CN102977397 A的中國專利介紹了一種在室溫下乙醇-水溶液中利用間苯二酚-甲醛樹脂和非離子表面活性劑合成高度有序介孔炭的制備方法。在堿性催化劑下制得低聚合度的高分子前驅(qū)體，將其與非離子表面活性劑混合，再加入酸性催化劑，是高分子前驅(qū)體進(jìn)一步聚合，沉淀析出，離心得到下層沉淀，高溫除去表面活性劑得到高度有序介孔高分子材料，進(jìn)一步高溫下碳化得到相應(yīng)的有序介孔炭材料，反應(yīng)室溫下進(jìn)行，但是反應(yīng)涉及酸堿催化劑，同時需要兩步高溫活化，不利于大批量實際生產(chǎn)。

公開號為CN103896250 A的中國專利介紹了一種有序介孔碳材料的制備方法。首先制備介孔二氧化硅硬模板材料并確定孔容，加入與之孔容等體積的前驅(qū)體，真空下升溫至前驅(qū)體沸點，保持一段時間后前驅(qū)體進(jìn)入模板孔道，實現(xiàn)等量浸漬，將浸漬后的粉末加入聚合引發(fā)劑溶液進(jìn)行聚合轉(zhuǎn)化，干燥后高溫炭化，并放入HF溶液中處理，得到有序介孔碳材料，具有較高的比表面積和孔容，但是反應(yīng)冗長，涉及多步，增加了反應(yīng)周期也增加了反應(yīng)成本。

公開號為CN103848413 A的中國專利介紹了一種介孔球形碳材料的制備方法。以聚苯乙烯球為模板劑，將其分散在水或者有機(jī)溶劑中，超聲條件下加入碳源，超聲0.5～6小時，將分離得到的固體在惰性氣氛下高溫焙燒，得到上述制備的介孔球形炭材料，該法簡單易行，成本低，無需額外的催化劑或氧化劑，反應(yīng)涉及碳源通常為酚醛樹脂，溶劑多為有機(jī)試劑，對環(huán)境負(fù)荷大，不利于大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

公開號為CN102908982的中國專利介紹了一種吸附廢水中重金屬離子的新型介孔材料的制備方法。本法首先制備特定模板，然后將硅源和稀土鹽溶液水解形成溶膠-凝膠后對其進(jìn)行晶化，合成介孔分子篩前驅(qū)體，去除模板后得到有序介孔氧化硅稀土產(chǎn)物。對特定重金屬離子包括Pb²⁺，Zn²⁺，Cu²⁺及Ag²⁺等具有較好的吸附性能。反應(yīng)中的硅源一般為偏硅酸鈉，正硅酸甲酯等，不利于環(huán)境友好發(fā)展同時硅源和稀土鹽的比例對孔結(jié)構(gòu)有較大影響。

綜上所述，目前制備有序介孔吸附劑主要以酚醛樹脂、硅源等為原料，聚苯乙烯小球或特定物質(zhì)為模板劑，以有機(jī)試劑為溶劑，通過高溫或者幾步復(fù)雜的處理過程，得到介孔豐富的炭材料。這些方法通常需在反應(yīng)中加入酸堿催化劑，反應(yīng)條件難以控制且對產(chǎn)物有序孔結(jié)構(gòu)的制備有很大影響，增加了反應(yīng)成本，且不利于大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)。而生物質(zhì)原料制備的有序介孔炭材料在大分子吸附方面展現(xiàn)出穩(wěn)定且優(yōu)異性能，因此，探索一種簡單易行、環(huán)保的方法制備特定形貌的有序介孔炭材料具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種類籠形有序介孔吸附劑的制備方法。