[发明专利]聚噻吩-吡咯改性MCM-41的制备方法和应用

说明书

本发明属于介孔吸附材料技术领域，具体涉及一种聚噻吩‑吡咯改性MCM‑41的制备方法和应用。所述制备方法包括硅藻土酸化；配置溶液；MCM‑41的制备和聚噻吩‑吡咯改性MCM‑41的制备。所述应用为制备的复合材料用于吸附水中二价汞。本发明提供的技术方案是通过水热法以天然硅藻土制备MCM‑41，合成方法相较现有技术相比时间短、能耗低、具有实际应用价值，并且制备出的MCM‑41具有高比表面积和高孔容。

技术领域

本发明属于介孔吸附材料技术领域，具体涉及一种聚噻吩-吡咯改性MCM-41的制备方法和应用。

背景技术

汞作为重金属的一种，因其持久性，高生物蓄积性以及难降解性变得极为危险。并且水中的二价汞很容易在某些细菌的作用下转化为更加致命的甲基汞，而甲基汞是一种高效的神经毒素，可引起严重的脑损伤、肾功能衰竭以及内分泌失调等一系列疾病。

随着吸附剂的不断开发，一些常规吸附材料如黏土、LDH、碳纳米管、层状双氢氧化物(LDH)和沸石等被报道用于去除水中的二价汞。

根据国际应用化学联合会(IUPAC)定义，介孔材料孔径大小为2-50nm，孔道尺寸介于微孔和大孔材料之间。但相对于微孔材料和大孔材料存在孔径、比表面积过小或过大的问题，介孔材料因其可控的尺寸、孔形态和易于功能化受到了越来越多的关注。

在介孔材料家族中，MCM-41具有二维直孔道结构，是六方晶型，是M41S系列中最重要的一种，它具有巨大的比表面积，排列高度有序的孔道结构，具备理想吸附剂的潜力。目前以通过水热合成法制备MCM-41介孔分子筛已有一定的研究进展，但多数水热合成法存在制备时间过长等缺点。比如：孙燕等利用废弃硅藻土为硅源，以CTAB为模板剂，采用水热法合成介孔分子筛MCM-41，整个制备工艺流程时间耗时109h，制备时间过长。再比如：章璟嵩等采用水热晶化法以膨润土为硅源，CTAB为模板剂，合成有序介孔分子筛MCM-41，比表面积可达512.3m²/g，制备时间长达37.5h，制备时间相对较长。

另一方面，以纯硅骨合成的MCM-41具有水热稳定性差、反应催化效率低、离子交换能力差等缺点，因此无法满足其在吸附、催化、生物医学等方面的应用要求。为了提高MCM-41的相关性能，需要对其结构和表面进行功能化修饰。

在复合介孔材料的合成方法上，介孔材料改性大多复杂且需要相对较高的温度，耗费能源，有的甚至采用危险性较高的有机溶剂等。另一方面，所制备的MCM-41复合材料对重金属的吸附容量有限，对二价汞的选择性吸附的研究就更少。

中国专利CN101972632A提供一种去除废水中汞离子的制备方法。该方法是将硅烷偶联剂KH-550溶解于乙醇中，再加入一定量烘焙后的介孔分子筛MCM-41，在60～80℃下水浴中回流6～12h，产物经过离心分离后洗涤干燥后得到氨丙基官能化的MCM-41，其对溶液中二价汞的吸附量为23.92mg/g，所制备的材料不但耗时长且对汞离子的吸附量相对较低。

发明内容

本发明提供了一种聚噻吩-吡咯改性MCM-41的制备方法和应用的制备方法和应用，用以解决目前制备的介孔材料MCM-41对二价汞的选择性吸附及吸附率不理想的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述聚噻吩-吡咯改性MCM-41的制备方法，其包括如下步骤：

1)硅藻土酸化：将天然硅藻土和盐酸水溶液混合加热，然后过滤，滤饼洗涤干燥后获得酸化硅藻土；

2)配置溶液：溶液A为氢氧化钠水溶液，溶液B为模板剂水溶液，溶液C为三氯化铁水溶液，所述模板剂为CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)；

3)MCM-41的制备：将步骤1)制备的酸化硅藻土分散在溶液A中，加热至120-160℃下反应2-6小时，然后加入溶液B，最后硫酸水溶液调PH值至9-10后加热至90-110℃反应10-16小时，后处理煅烧去除表面活性剂获得MCM-41；