[发明专利]一种无序介孔碳吸附材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种无序介孔碳吸附材料的制备方法及其应用，属于吸附材料技术领域。本发明通过选择F127作为表面活性剂，硅酸四乙酯作为模板剂，葡萄糖作为碳源前驱物，首先通过水热反应使硅酸四乙酯在F127表面水解缩聚，然后煅烧去除F127后形成介孔硅，再将葡萄糖填充到介孔硅的孔道中，经碳化及除硅处理后即可得到无序介孔碳，本发明制备方法简单，制备得到的无序介孔碳比表面积大，表面具有‑OH、‑COOH等丰富的官能团，在适宜的反应条件下，能够实现对典型抗生素与重金属的高效吸附。

技术领域

本发明涉及一种吸附材料的制备方法，具体涉及一种无序介孔碳吸附材料的制备方法，属于吸附材料技术领域。

背景技术

抗生素和重金属广泛存在于各种工农业废水中，其具有高毒性、致癌性、持久性和生物富集性，严重危害着生态环境和人体健康。因此，去除水体中抗生素和重金属这两类难降解污染物受到了国内外的广泛关注。

目前去除水体中抗生素的方法主要有生物降解、高级氧化、光降解、吸附、离子交换等，去除水体中重金属的方法主要有离子交换法、化学沉淀法、氧化还原法和吸附法等。吸附法因具有高效快速、成本低廉、简便易行、适用性广等优势，成为当前相关研究开展的热点课题。

介孔碳材料是由结构导向剂和前驱体在分子水平上自由组装而成的一种新型纳米结构材料，具有巨大的比表面面积及独特的介孔结构，广泛应用于气体分离，工业催化，生物医药，能源等诸多方面。但目前关于介孔碳材料在水体污染物吸附去除方面的报道多集中于有序介孔碳材料，一般一种有序介孔碳材料只对某一类污染物具有高效吸附特性，且为了获得理想的吸附效果，往往需要对有序介孔碳进行改性，这将增加介孔碳吸附材料制备过程中操作的复杂性。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种无序介孔碳吸附材料的制备方法及其应用，本发明制备方法简单，制备得到的无序介孔碳对水体中的抗生素或重金属均具有高效吸附性。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种无序介孔碳吸附材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将2g三嵌段共聚物F127溶解于60mL去离子水中，然后向F127溶液中依次滴入10mL浓盐酸和4～5mL硅酸四乙酯，40℃下搅拌24h，然后于140～150℃条件下水热反应24h，反应结束后冷却形成白色膏状物，离心洗涤且烘干后将产物移入空气管式炉焙烧12h，冷却至室温后研磨过筛得白色晶体；

(2)将1g白色晶体和1.5g葡萄糖溶解于去离子水中，在搅拌状态下向其中滴入80μL浓H₂SO₄，在100～110℃反应6～8h后再在150～160℃下反应6～8h，反应结束后冷却、研磨、过筛得棕色粉末，然后将棕色粉末置于氮气管式炉焙烧6～7h，冷却至室温得黑色粉末；

(3)将黑色粉末加入NaOH溶液中，在85～100℃下搅拌反应3h，离心洗涤且干燥后得无序介孔碳吸附材料。

优选地，步骤(1)中所述的空气管式炉的升温速率为10～15℃/min。

优选地，步骤(2)中所述的氮气管式炉的升温速率10～15℃/min，氮气流速为50ml/min。

优选地，步骤(3)中所述的NaOH溶液是将NaOH溶解于乙醇水溶液中配制而成，其中，每1L乙醇水溶液中溶解有1molNaOH,乙醇水溶液中乙醇与水的质量比为1:1。

采用上述方法制备的无序介孔碳吸附材料。

上述无序介孔碳吸附材料在去除水体中重金属离子或抗生素的应用，步骤为：将无序介孔碳吸附材料加入到含重金属离子或抗生素的水溶液中，然后在pH为4～6，温度为15～35℃的条件下进行振荡吸附。