[发明专利]一种磁性碳纳米管限域离子液体的吸附材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于环境功能吸附材料技术领域，具体涉及一种磁性碳纳米管限域离子液体的吸附材料及其制备方法与应用。本发明制备方法：先制备金属有机框架ZIF‑67，再通过管式炉进行高温煅烧形成碳纳米管CNT，再利用后浸渍法和离子液体的疏水作用将离子液体限域在碳纳米管中，得到磁性碳纳米管限域离子液体的吸附材料，命名为IL@CNT。本发明方法制备的磁性碳纳米管限域离子液体的吸附材料，具有强磁性、吸附性能好、方便回收等特点，可广泛应用于环境治理修复领域中，特别适用于去除水环境中的苯脲类农药，对水环境中的七种苯脲类除草剂的吸附效率可达到83％以上。

技术领域

本发明属于环境功能吸附材料技术领域，具体涉及一种磁性碳纳米管限域离子液体的吸附材料及其制备方法与应用。

背景技术

广泛使用农药产生的农药残留是严重构成环境和人类健康威胁的主要微污染物。苯脲类除草剂通常用于非农业区谷物、水果、蔬菜生产中的杂草控制。苯脲类除草剂可以在土壤中长期存在，并可能污染水源和农业食品。此外，它们具有潜在的致癌作用，并且可以通过食物链在人类体内积累。因此，有必要开发一种吸附材料去除水环境中的苯脲类除草剂。

碳质材料，包括石墨烯、石墨化氮化碳、碳纳米管等，具有独特的结构性能、高比表面积、高稳定性和易于化学改性，它们是样品制备技术中很好的吸附剂。近年来，由于MOFs其比表面积大、孔隙结构可调、孔隙高、孔隙率大，是制备碳材料的牺牲模板理想的前驱体。此外，MOF衍生的碳材料仍然保持MOFs的多孔结构，具有良好的化学稳定性。磁性MOF衍生的碳材料可以通过对含有Co、Fe、Ni金属位点的MOFs的碳化或对引入的Co、Fe、Ni金属元素的碳化得到这些MOF衍生的磁性纳米多孔碳材料，可作为MSPE的吸附剂。但由于其选择性不好，因此需要修饰或引入官能团来提高选择性。

离子液体具有低蒸气压、良好的溶解性和高化学稳定性、官能团可调的优点，是液-液萃取中很有前途的萃取溶剂。根据目标物的结构或性质，选择带有某种特殊官能团的离子液体来提高选择性是有必要的。然而，由于离子液体的软形式，其一些性能在实际应用中很容易受到阻碍。此外，它还具有高粘度、低扩散系数等特殊特性，导致回收困难，处理流程繁琐。

为了解决这些问题，特别是离子液体的损失，一种方法是将离子液体限制在多孔碳材料中，这种方法既能提高多孔碳的选择性，又能防止离子液体在使用过程中流失。因此，本发明将多孔碳与带有特殊官能团的离子液体相结合形成新的吸附材料，进一步提高对水环境中苯脲类农药的吸附去除。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种磁性碳纳米管限域离子液体的吸附材料及其制备方法与应用。

本发明采用的技术方案为：

一种磁性碳纳米管限域离子液体的吸附材料，其制备方法包括如下步骤：

1)将六水合硝酸铜溶于甲醇形成粉红色溶液A，将二甲基咪唑溶于甲醇形成无色透明溶液B，再将溶液A与溶液B混合，在搅拌条件下反应，通过离心得到紫色固体，用甲醇洗涤4次，再经烘干得到金属有机框架，命名为ZIF-67；

2)将步骤1)所得ZIF-67盛在石英舟里，利用管式炉，在氮气保护下煅烧，得到黑色固体，再用甲醇和水各洗涤3次，烘干后得到碳纳米管，命名为CNT；

3)将磁性离子液体和步骤2)所得CNT加到水中，室温下搅拌，经水洗涤3次，真空干燥后得到磁性碳纳米管限域离子液体的吸附材料，命名为IL@CNT。

进一步的，上述的一种磁性碳纳米管限域离子液体的吸附材料，步骤1)中，按摩尔比，六水合硝酸铜:二甲基咪唑＝1:4；按体积比，溶液A:溶液B＝1:1。

进一步的，上述的一种磁性碳纳米管限域离子液体的吸附材料，步骤1)中，所述反应时间为24h，反应温度为室温；所述烘干温度为60℃。