[发明专利]一种多孔印迹碳纳米球的制备方法

权利要求书

1.一种多孔印迹碳纳米球的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：葡萄糖溶液、二苯并噻吩、二甲基丙烯酸乙二醇酯、α-甲基丙烯酸、偶氮二异丁腈、无水乙醇、丙酮、冰乙酸、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、正己烷、氯仿、去离子水、氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

葡萄糖溶液：C₆H₁₂O₆·H₂O，40mL±0.01mL

二苯并噻吩：C₁₂H₈S，0.4g±0.01g

二甲基丙烯酸乙二醇酯：C₁₀H₁₄O₄，10mL±0.01mL

α-甲基丙烯酸：C₄H₆O₂ ，10mL±0.01mL

偶氮二异丁腈：C₈H₁₂N₄，0.06g±0.001g

无水乙醇：C₂H₅OH，2000mL±50mL

丙酮：C₃H₆O，1000mL±50mL

冰乙酸：C₂H₄O₂，100mL±10mL

γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷： C₁₀H₂₀O₅Si，10mL±0.01mL

正己烷：C₆H₁₄，300mL±10mL

氯仿：CHCl₃，100mL±10mL

去离子水：H₂O，2000mL±50mL

氩气：Ar，300000cm³±100cm³

制备方法如下：

（1）制备多孔碳纳米球

①取葡萄糖溶液40mL±0.01mL，置于聚四氟乙烯容器中，放入超声分散仪内分散溶解，成澄清混合溶液；

②将装有澄清混合溶液的聚四氟乙烯容器放入反应釜内，然后放入加热炉中进行加热，加热温度180℃±2℃，加热时间1680min；

      ③澄清混合溶液在反应釜中将进行水热合成反应，反应式如下:

      式中：C-OH：表面具有-OH官能团的碳纳米球

④停止加热，反应釜内溶液自然冷却至25℃，得棕色絮状溶液；

⑤离心分离，将棕色絮状溶液置于离心管内分离，得絮状物；

⑥去离子水洗涤、抽滤，将絮状物加入烧杯中，加入去离子水100mL，搅拌洗涤，然后用微孔滤膜抽滤，留存滤饼；

⑦真空干燥，将滤饼置于石英容器中，然后加入真空干燥炉中干燥，干燥温度55℃±2℃，真空度10Pa，干燥时间1440min，得棕色粉末；

（2）烧结、碳化处理

将干燥后的棕色粉末置于烧结炉内，进行烧结碳化，烧结温度300℃，并输入氩气保护，氩气输入速度300cm³/min烧结时间120min，烧结后成黑色多孔碳纳米球；

（3）硅烷化修饰改性多孔碳纳米球

硅烷化修饰改性多孔碳纳米球是在三口烧瓶、水浴缸、电热搅拌皿上进行的；

①称取多孔碳纳米球0.3g加入三口烧瓶中；

将无水乙醇45mL加入三口烧瓶中；       

      将去离子水15mL加入三口烧瓶中；

      将硅烷偶联剂γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷1mL置于三口烧瓶中；

    ②然后滴入冰乙酸1.3mL，调节pH≈5；

③开启电热搅拌皿，温度升至65℃±2℃，并搅拌；

④加热搅拌120min，进行修饰改性反应；反应式如下：

式中：

C-C₉H₁₇O₅Si：硅烷化的多孔碳纳米球

CH₃OH：无水甲醇

⑤修饰、改性反应后，关闭电热搅拌皿，停止加热搅拌，使其随瓶冷却至25℃；得修饰改性溶液；

⑥将修饰改性溶液置于离心管中进行离心分离，转速8000r/min，离心分离10min，离心分离后得硅烷化的多孔碳纳米球；

⑦将硅烷化的多孔碳纳米球置于烧杯中，加入无水乙醇100mL，搅拌洗涤，然后进行离心分离，留存沉淀物，无水乙醇洗涤、离心分离重复进行10次；

⑧将沉淀物进行真空干燥，干燥温度55℃，真空度10pa，干燥时间720min；干燥后得硅烷化多孔碳纳米球；

硅烷化多孔碳纳米球表面接枝α-甲基丙烯酸

    ①称取硅烷化多孔碳纳米球 0.2 g，置于三口烧瓶中；

    加入氯仿20mL、α-甲基丙烯酸1mL、偶氮二异丁腈0.063g±0.001g，然后置于超声分散仪内进行超声分散20min；

在超声分散过程中输入氩气，氩气输入速度10cm³/min；

②将三口烧瓶置于加热磁力搅拌器上，加热温度70℃±2℃，并进行水循环冷凝，反应时间720min，反应式如下：

式中：

    C-C₁₃H₂₃O₇Si：接枝聚甲基丙烯酸的多孔碳纳米球 

    ③冷却后，将产物转移至离心管中，进行离心分离，离心分离后留存固体物质；

    ④用无水乙醇进行洗涤，然后进行离心分离，除去表面聚合物杂质；

    ⑤真空干燥，干燥温度55℃，真空度10pa，干燥时间720min，得表面接枝甲基丙烯酸的多孔碳纳米球；

制备多孔印迹碳纳米球

制备多孔印迹碳纳米球是在三口烧瓶、电热搅拌皿、水浴缸上进行的；

    ①将0.111g的二苯并噻吩溶于10mL的氯仿中，然后置于三口烧瓶内；

    ②将三口烧瓶置于加热磁力搅拌器中，加入接枝甲基丙烯酸的多孔碳纳米球0.1g，搅拌30min，使二苯并噻吩与甲基丙烯酸充分作用；

③加入交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯3mL，将加热三口烧瓶，温度50℃±2℃，水循环冷凝反应600min，反应式如下：

式中：

C-C₃₅H₄₅SO₁₁Si：含二苯并噻吩的印迹碳纳米球                       

    ④反应后，用无水乙醇90mL、乙酸10mL的混合溶液洗涤、离心分离，洗涤、离心分离重复进行3次，以洗脱聚合物表面的二苯并噻吩；

    ⑤离心分离后，倒掉上清液，留有饼状物质，即印迹碳纳米球；

    ⑥将印迹碳纳米球置于真空干燥箱中干燥，干燥温度55℃，真空度10Pa，干燥时间720min，干燥后得多孔印迹碳纳米球；

    ⑦正己烷洗涤、离心分离

将多孔印迹碳纳米球置于烧杯中，加入正己烷200mL，搅拌洗涤5min；洗涤除去二苯并噻吩分子，得多孔印迹碳纳米球黑色固体；

    ⑧真空干燥

将黑色固体置于真空干燥箱中干燥，干燥温度55℃，真空度10Pa，干燥时间720min；干燥后得终产物：多孔印迹碳纳米球；

检测、分析、表征

对制备的多孔印迹碳纳米球的色泽、形貌、结构、化学物理性能进行检测、分析、表征；

用场发射扫描电子显微镜进行形貌分析；  

用BET分析仪进行比表面积和孔径分析

用热重分析仪进行热稳定性分析；

用气相色谱仪进行吸附测量；

结论：多孔印迹碳纳米球为黑色粉体颗粒，颗粒直径≤180nm；

   （7）产物储存

对制备的多孔印迹碳纳米球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，置于干燥、洁净环境，要防水、防晒、防潮、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃±2℃，相对湿度≤10%。