[發明專利]一種葡萄糖基多孔碳材料的制備及應用

有效

• 申請號: 202110029765.8
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112619608B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 陳孔發;王晨鵬;孫雪嬌;潘曉陽
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/22;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 俞舟舟;蔡學俊

本發明提供一種葡萄糖基多孔碳材料的制備及應用，所述方法包括如下步驟：將葡萄糖溶解于去離子水，攪拌得到溶液A；將鐵粉和均苯三甲酸溶解于去離子水，并滴加氫氟酸和硝酸，攪拌得到溶液B；將溶液A加入溶液B，攪拌均勻，將所得混合溶液移入不銹鋼高壓反應釜，然后加熱反應；將反應產物離心水洗、乙醇浸洗和真空干燥；將干燥后的產品與活化劑混合，然后進行升溫活化處理后，制得活化產物；將活化產物依序經過酸洗、水洗和真空干燥處理后，即可制得葡萄糖基多孔碳材料。該方法制備的葡萄糖基多孔碳材料具有高比表面積、豐富的多級孔結構以及良好的VOCs吸附性能。

技術領域

本發明屬于多孔碳材料的制備領域，具體涉及一種葡萄糖基多孔碳材料的制備及應用。

背景技術

VOCs是揮發性有機化合物的英文簡稱，按其分子結構大致可分為：烷烴、烯烴、芳烴、醇、醛和酮等類別。在眾多的 VOCs中，芳烴類VOCs（苯、甲苯、二甲苯、乙苯）是一類環境化學家和毒理學家非常關注的化合物。一方面，芳烴類VOCs是工業源 VOCs的重要成分之一，它作為溶劑或原料廣泛用于各種工業制造過程，如制鞋、制箱包、橡膠、醫藥生產等。另一方面，芳烴類VOCs是人體健康的重要殺手之一，如苯是一種致癌物，對骨髓的造血機能造成破壞；甲苯和二甲苯對中樞神經具有強的麻醉作用，同時易與氮氧化物發生光化學反應，形成更毒的光化學煙霧。芳烴類VOCs已被世界各國列為優先控制的有機污染物，治理芳烴類 VOCs 污染具有迫切的社會需求性。

吸附技術被認為是一種經濟、有效的VOCs治理方法，其核心在于吸附劑的選取。多孔碳材料是一種有效的吸附材料，它不僅具有高比表面積和孔隙率的特點，同時對芳烴類VOCs還具有良好的吸附性能。葡萄糖來源廣泛，廉價易得，同時水熱碳化法工藝簡單、反應條件溫和、環境污染小、產量高，所合成產物表面含有豐富的官能團，目前將此類材料應用于VOCs吸附領域的研究相對較少，其VOCs吸附容量仍有很大的提升空間。因此，需要尋求一種新方法來制備具有高VOCs吸附容量的葡萄糖基多孔碳材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種葡萄糖基多孔碳材料的制備方法，所制備的葡萄糖基多孔碳材料具有豐富的多級孔結構，較高的比表面積和石墨化程度，并且具有良好的氣體吸附性能。

為了實現上述的技術目的，本發明采用的技術方案為：

一種葡萄糖基多孔碳材料的制備方法，其包括如下步驟：

（1）將葡萄糖溶解于去離子水，攪拌得到溶液A；

（2）將鐵粉和均苯三甲酸溶解于去離子水，并滴加氫氟酸和硝酸，攪拌得到溶液B；

（3）將步驟（1）的溶液A加入步驟（2）的溶液B，攪拌均勻，將所得混合溶液移入不銹鋼高壓反應釜，然后加熱反應；

（4）將步驟（3）的反應產物離心水洗、乙醇浸洗和真空干燥；

（5）將步驟（4）干燥后的產品與活化劑混合，然后進行升溫活化處理后，制得活化產物；

（6）將步驟（5）制得的活化產物依序經過酸洗、水洗和真空干燥處理后，即可制得葡萄糖基多孔碳材料。

進一步，步驟（1）中的葡萄糖溶液濃度為20~30 wt%。

優選地，所述鐵粉、均苯三甲酸、氫氟酸和硝酸的摩爾比為1：(0.55~0.70)：(1.95~2.05)：(0.58~0.68)；鐵粉與葡萄糖的摩爾比為（0.05~0.40）：1。

優選地，步驟（1）、（2）和（3）中的攪拌溫度均為室溫，攪拌時間為10~20 min。

優選地，步驟（3）中反應溫度為160~170 ℃，反應時間為8~10 h。

優選地，步驟（4）中乙醇浸洗溫度為60 ℃，乙醇浸洗的次數為1~3次，乙醇浸洗時間為每次8~12 h。