[发明专利]一种介孔印迹碳纳米球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种介孔印迹碳纳米球的制备方法，属碳-有机复合材料表面化学修饰及应用的技术领域。

背景技术

燃油中含有噻吩、硫醇、硫醚等含硫物质，在燃烧过程中会释放硫氧化物，造成雾霾、酸雨等环境问题，对油品中含硫物质进行深度脱除是十分重要的。

常规的油品脱硫技术是在高温、高压、高能耗、重污染的反应条件下完成的，难以实现深度脱硫，表面分子印迹吸附脱硫是一种新型的油品深度脱硫技术，反应条件温和、能耗低、成本低、可再生、污染少，具有高效的特异性识别吸附的优点，在实现深度脱硫的同时还可获得高附加值产品，具有极大的研究价值和应用前景。

表面分子印迹吸附脱硫，在基质表面产生印迹孔穴，将目标分子的尺寸、构型、化学识别位点烙印在固体基质表面，获得对目标分子的高效选择性和吸附能力。

介孔碳材料具有导电导热性能、化学稳定性好、耐酸碱的优点，具有丰富的介孔结构，增加了用于印迹的比表面积，在印迹过程中可有效地提高与反应溶剂的相容性和表面活性，提高印迹效果，增强吸附性能，是一种很好的制备表面分子印迹吸附材料的基质材料。

介孔碳纳米球表面的接枝改性修饰、印迹聚合是一项新技术，在应用参数、检测表征方面都需进一步探讨和研究。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的实际情况，采用葡萄糖为碳源，二氧化硅为介孔模板，经水热合成聚合物微球，高温碳化除去二氧化硅得到介孔碳纳米球，经表面修饰、接枝、印迹聚合，制成介孔印迹碳纳米球，以大幅度提高吸附脱硫效果。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：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、无水乙醇、无水甲醇、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钠、硫酸、硝酸、甲苯、去离子水、氮气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

制备方法如下：

(1)制备介孔碳纳米球

①配制葡萄糖水溶液，称取葡萄糖3.168g±0.001g，量取去离子水40mL±0.001mL，加入烧杯中，搅拌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，将容器置于超声分散仪内进行分散溶解，成乳白色澄清混合液；

③将盛有混合液的聚四氟乙烯容器放入反应釜内，并密闭，然后放入加热炉中进行加热，加热温度180℃±2℃，加热时间1440min；混合液在反应釜中进行水热合成反应，反应式如下:

式中：C-OH：表面具有氢氧官能团的碳纳米球

④停止加热，反应釜内溶液随炉冷却至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进行分离，得絮状物；

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

⑦真空干燥，将滤饼置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度55℃，真空度10Pa，干燥时间1440min，得棕色粉末；

⑧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800℃±2℃，并输入氮气保护，氮气输入速度100cm³/min，烧结时间120min，烧结后成黑色碳纳米球；

⑨将黑色碳纳米球放置于烧杯中，加入氢氟酸40mL±0.001mL，浸泡20min，除去二氧化硅；然后用去离子水1000mL搅拌洗涤，抽滤后得滤饼；

⑩真空干燥，将滤饼置于真空干燥箱中干燥，干燥温度55℃，真空度10Pa，干燥时间1440min，干燥后得介孔碳纳米球；

(2)硅烷化修饰改性介孔碳纳米球

硅烷化修饰改性介孔碳纳米球是在三口烧瓶、电加热器上进行的，是在加热、水循环冷凝、磁力搅拌下完成的；

①称取介孔碳纳米球0.3g±0.001g，加入三口烧瓶中；将无水乙醇45mL±0.01mL、去离子水15mL±0.001mL、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷1mL±0.001mL加入三口烧瓶中；放置搅拌磁子；

②然后滴加冰乙酸1.3mL±0.001mL，滴加速度0.1mL/min，调节pH≈5，呈碱性；

③开启电加热器，温度升至65℃±2℃，搅拌磁子搅拌；

④加热搅拌120min，进行修饰改性反应；反应式如下：