[发明专利]泡沫状介孔非晶B-N-O-H纳米材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种泡沫状介孔非晶B‑N‑O‑H纳米材料的制备方法。本发明采用1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐作为离子液体，在液相等离子体装置中成功合成了泡沫状介孔非晶B‑N‑O‑H纳米材料，并将其作为电极用于亚甲基蓝（MB）染料的电吸附。其独特的泡沫状介孔结构和较高的比表面积，使其表现出超高的电吸附容量和优异的选择性吸附性能。该材料在污水净化领域，包括在污水处理过程中染料的富集或甚至完全分离方面具有广阔的应用前景。此外，该材料也可用于轻金属盐和重金属离子的富集。

技术领域

本发明涉及B-N-O-H纳米材料技术领域，尤其涉及到泡沫状介孔非晶B-N-O-H纳米材料的制备方法。

背景技术

目前，越来越多的染料被用于纺织品、造纸、印刷、制浆厂、电镀、食品和化妆品工业等领域。因此，含染料的废水逐渐成为水污染的主要来源，这不仅严重影响到人类的健康和生命，而且也影响了发展中国家和工业化国家的经济。目前广泛采用的净化技术主要有吸附、液膜分离、生物处理和光催化降解。其中，吸附技术被认为是最有效和简单的方法，因为这种方法成本相对较低并且容易应用。近年来，科研工作者们已经开发了许多不同的材料来吸附染料，包括功能性多孔聚合物、无机/有机杂化材料和基于石墨烯或碳纳米管(CNT)的材料。然而，这些材料的吸附能力常常不能令人满意，而且存在吸附剂分离时间长、染料吸附剂的循环利用率低、高成本和低再生速率等问题。所以，我们迫切需要开发一种用于染色污水处理的新型材料。

六方氮化硼纳米片(h-BN)比表面积高且B-N键极性大，在水中有机污染物的处理方面受到了越来越多的关注，但仍然远远不适用于含染料废水处理的实际应用。而将O和H原子引入到氮化硼的网络中可以产生新的物质和更多的活性位点，与原始的BN相比，其材料性能大大提高。

此外，大量的研究结果表明，无定形材料的各向同性结构使其具有高浓度的不饱和配位点，性能优于晶体材料。因此，通过简单的合成方法制备用于染料废水处理的O、H掺杂的无定形氮化硼材料是非常具有实际意义的。

液相等离子体技术(SPT)将等离子体用于溶液，产生大量活性物质、自由基和UV辐射，为无定形纳米材料的制备提供了一种经济高效的直接反应途径。

发明内容

本发明采用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐作为离子液体，在SPT装置中成功合成了比表面积高达1023m²g^-1的泡沫状介孔非晶B-N-O-H纳米材料，并将其作为电极用于亚甲基蓝(MB)染料的电吸附，表现出超高的电吸附容量和优异的选择性吸附性能。

本发明采用如下的技术方案：

本发明的泡沫状介孔非晶B-N-O-H纳米材料的制备方法的具体步骤如下：

(1)将无定形CuB₂₃加入到1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM][PF₆])离子液体中形成悬浊液。

(2)在氧气气氛下将NH₄Cl加入到(1)的悬浊液中。

(3)开启SPT装置，完全混合均匀并剧烈反应5分钟。

(4)所得产物用稀盐酸洗涤后，用去离子水和无水乙醇分别洗涤三次。

(5)将其在60℃下干燥。

步骤(1)中[BMIM][PF₆]离子液体的量为50ml。

步骤(1)中CuB₂₃的量为50mg。

步骤(2)中NH₄Cl的量为100mg。

步骤(2)中“在氧气气氛下”的温度为298K。

步骤(3)中反应时间为5min。