[发明专利]一种磁性碳球吸附剂的合成方法

说明书

一种磁性碳球吸附剂的合成方法，包括：取无水葡萄糖加入蒸馏水中，磁力搅拌直至葡萄糖完全溶解，然后转移至反应容器内，再将反应容器置于烘箱中进行反应，待反应结束后，将反应容器自然冷却至室温，得到黑色固体；将黑色固体离心分离后置于烘箱中干燥得到碳球；取碳球加入氯化镍水溶液中，超声使碳球均匀分散，并置于水浴中磁力搅拌，再升高水浴温度使溶剂挥发得到固体粉末；将固体粉末置于管式炉中，加热至320‑360℃，保持1.5‑2h进行退火处理，得到磁性碳球吸附剂。本发明合成方法简单，易操作，成本低廉，效率高；且所制备的产物以磁性碳球作为吸附剂，由于具有均一的形貌，良好分散性，未出现团聚现象，以及独特的晶体结构，使其具有良好的吸附性能。

技术领域

本发明涉及纳米材料的制备技术领域，具体涉及一种磁性碳球吸附剂的合成方法。

背景技术

随着人类社会的快速发展，能源短缺和环境污染问题越来越多的影响和威胁着人类的生存和发展。其中染料污水具有颜色深、成分复杂、COD值高以及难降解等特点，给生态环境和人类健康生活带来严重危害，因此，高效去除染料污水具有重要研究意义。目前去除水中污染物的技术与方法繁多，与氧化还原法、化学沉淀法、膜过滤法、离子交换法相比，吸附法无需复杂繁琐的流程操作，节约时间成本，可选择的吸附剂种类丰富，原材料价格偏低，且不会对水环境造成再次破坏，受到科研工作者的认可与关注。吸附剂一般具有一定的比表面积、大小适中的孔径及表面结构。日常生活和工业中使用频率较高的吸附剂主要有分子筛、聚丙烯酰胺、氧化铝、农林废弃物(秸秆、花生壳、橘皮等)、黏土矿物类(蒙脱土)、活性炭、碳纳米管、树脂类、磁性纳米复合材料等。其中，磁性纳米复合吸附剂具有丰富的官能团和大量吸附位点，对水中污染物有较高的吸附量，此外还具有高磁饱和强度，有助于实现快速分离。

活性碳是一种常用的吸附剂，它有很强的化学稳定性、大的比表面积、很多表面官能团，适合大规模,并且其孔结构能改变。由于其含有较大的比表面积、空体积和孔隙率，使它具有很好的吸附性能。目前，许多科学工作者发现活性炭对于酚类有很强的吸附作用。但是由于活性炭吸附剂的前期使用费用较高，此外，活性炭粉末在水体中高度分散难以回收，也极大地限制了其应用。

近年，磁性纳米材料以其独特的结构及好的化学稳定性而受到广泛关注。其中，纳米磁性碳球作吸附剂相比传统的活性炭具有许多优势，如WANG Z L等以糠醇为碳源，金属硝酸盐为磁性粒子前驱体，SBA-15为模板，采用共浇铸的方法制备出了含有FeNi磁性纳米粒子的介孔碳复合材料，该材料呈现出了较好的超顺磁性，在外加磁场的作用下很好地实现了材料在溶液中的磁性分离(WANG Z L,et al.,Carbon,2010,48(11):3182-3189.)。Wang YG等以SBA-15为模板，金属硝酸盐为磁性粒子前驱体，豆油为碳源，将磁性粒子均匀分散在石墨化介孔碳骨架中，得到的磁性介孔碳复合材料不但具有较高的比表面积，对水中有机染料甲基橙也表现出很好的吸附性能，且在外加磁场的作用下很容易从溶液中分离出来(WANG Z L,et al.,Journal of Alloys and Compounds,2015,627:7-12.)。Jin L等以Ni/Zn-MOF为前驱体，在氮气气氛下直接碳化制备了具有较高的比表面积和较大的孔容的Ni/PC-CNT复合材料，可以很容易地被磁体从水溶液中分离出来，有效用作吸附剂从水溶液中去除染料(Jin L,et al.,Journal of Colloid and Interface Science,2018,509:245-253.)。

众所周知，材料的物理、化学性质与其形貌、尺寸和结构等密切相关，纳米磁性碳球的形貌结构对其吸附有重要影响，对于如何简便、高效地制备出吸附性能优异的纳米磁性碳球，是目前研究的重要课题。

发明内容

基于此，本发明提供了一种磁性碳球吸附剂的合成方法，该合成方法简单，易操作，成本低廉，效率高；且其所制备的产物以磁性碳球作为吸附剂，由于具有均一的形貌，良好的分散性，未出现团聚现象，以及独特的多孔结构和磁学性质，有助于吸附剂的分离回收。