[发明专利]一种具有较高机械强度的多孔材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有较高机械强度的多孔材料的制备方法，具体包括以下步骤：(1)GQDs的制备；(2)GQDs的功能化；(3)含GQDs的多孔材料的制备。本发明制备的GQDs修饰的多孔材料，经过控制热解过程中柠檬酸的碳化程度以及GQDs不同的引入量来制备不同机械强度的多孔材料，拓宽其应用领域，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种具有较高机械强度的多孔材料的制备方法。

背景技术

多孔材料广泛应用于离子交换、吸附与分离、主客体化学及催化等诸多领域。多孔材料的研究同时具有基础和应用研究价值，根据多孔材料的元素组成及连接方式，多孔材料包括无机、无机-有机杂化和有机这三种形式的孔材料。构筑有机多孔材料的基块结构丰富，有机多孔材料具有骨架组成丰富、修饰性强、稳定性好、比表面积高、孔道结构可调等优点，但骨架柔性大。

有机多孔材料做为色谱填料时，具有机械强度低、在有机溶剂中易溶胀，导致理论塔板数降低，分离效率降低。石墨烯(Graphene)具有诸多特性，如优异的机械性能、良好的热/化学稳定性等。与石墨烯相比，氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)具有羟基、羰基和环氧基等功能基团，溶解性和反应活性大大提高。石墨烯量子点(Graphene quantum dots,GQDs)除具有石墨烯和GO的优异性能外，还因量子限阈效应和边界效应而展现出一系列新的特性。因此，将GQDs引入至多孔材料中，将极大提高其机械强度，并延伸出新的特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较高机械强度的多孔材料的制备方法，通过本发明的方法获得的多孔材料具有较高的机械强度，应用范围广。

一种具有较高机械强度的多孔材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)GQDs的制备：取柠檬酸，200℃下加热5-110min，剧烈搅拌下加入氢氧化钠溶液，用截留分子量为1000的透析袋对反应后的溶液进行透析，以除去多余的氢氧化钠得滤液，将滤液透析至中性，透析后的滤液经冷冻干燥处理得到棕黄色的GQDs粉末；

(2)GQDs的功能化：将步骤(1)制备得到的GQDs粉末置于DMF溶液中，在氮气保护下，加入二氯亚砜溶液，搅拌得到酰氯化GQDs，离心后用无水四氢呋喃洗涤并冷冻干燥，然后用烯丙胺与酰氯化GQDs在DMF溶液中，加热反应，离心后用无水乙醇洗涤并冷冻干燥，得到GQDs功能化单体；

(3)含GQDs的多孔材料的制备：

a)取100质量份的去离子水，加入0.5-2质量份的聚乙烯醇，并使之溶解，加入0-20质量份的GQDs或GQDs功能化单体、0.05-2质量份的表面活性剂、0.05-2质量份的电解质和0.05-2质量份的对苯二酚，充分混合溶解，制备连续相；

b)将0.05-0.5质量份的油溶性引发剂、0.1-0.5质量份的十六烷、1-2质量份的Span 80、1-5质量份的丙烯酰胺和乙烯基咪唑的混合物和0.5-3质量份的乙二醇二甲基丙烯酸酯混合，溶解，得到分散相；

c)将步骤a)和步骤b)在无氧条件下充分混合，剧烈搅拌，加热聚合后进行过滤，过滤后的固体依次用去离子水、乙醇洗涤后，用丙酮索氏提取，真空干燥。

优选的，步骤(3)的a)步骤中，加入10-20质量份的GQDs或GQDs功能化单体。

优选的，步骤(3)的a)步骤中，取100质量份的去离子水，加入2质量份的聚乙烯醇，并使之溶解，加入20质量份的GQDs功能化单体、0.08质量份的表面活性剂、0.1质量份的电解质和0.8质量份的对苯二酚，充分混合溶解，制备连续相；步骤(3)的b)步骤中，将0.5质量份的油溶性引发剂、0.5质量份的十六烷、1.5质量份的Span 80、3.5质量份的丙烯酰胺和乙烯基咪唑的混合物和2.5质量份的乙二醇二甲基丙烯酸酯混合，溶解，得到分散相。