[发明专利]一种离子液体介导低聚壳聚糖衍生IL-Cu/Al@NC微球的制备方法及应用

说明书

本发明属于碳微球的制备和水污染治理领域，公开了一种离子液体介导低聚壳聚糖衍生IL‑Cu/Al@NC微球的制备方法及应用。步骤为：将Cu(NO₃)₂·3H₂O与Al(NO₃)₃·9H₂O溶解于去离子水中，随后依次加入尿素和低聚壳聚糖，搅拌后转移至高压反应釜中进行水热反应，得到低聚壳聚糖衍生Cu/Al双金属掺杂氮碳微球Cu/Al@NC；再分散于2‑甲基咪唑的去离子水溶液中，微波反应后，经离心、洗涤、真空干燥，得到离子液体(IL)介导低聚壳聚糖衍生IL‑Cu/Al@NC微球。本发明反应条件温和，耗时短，所用溶剂可回收再利用，对环境无害；制备的IL‑Cu/Al@NC微球对盐酸四环素具有优异的吸附性能，在抗生素废水污染治理方面显示出良好的应用潜能。

技术领域

本发明涉及一种离子液体介导低聚壳聚糖衍生IL-Cu/Al@NC微球的制备方法及应用，属于碳微球的制备和水污染治理领域。

背景技术

抗生素的大规模使用与不规范处理所造成的水体污染已成为环境治理领域亟待解决的焦点问题之一。目前，去除水体中抗生素的方法主要包括吸附法、电化学降解法、光催化降解法和生物降解法等。其中，吸附法由于具有能耗低、操作条件温和、过程简单等优点，被认为是一种极具应用前景的非破坏性深度处理抗生素废水的技术之一。高效吸附剂的设计开发是吸附法的关键。碳微球由于价格低廉、稳定性高、化学惰性、导电性能好等优点被认为是废水处理领域的重要吸附材料之一。

目前，碳微球的制备前驱体主要有化石燃料、有机溶剂、聚合物和生物质材料等。壳聚糖是自然界中唯一存在的天然碱性多糖，其碳链骨架上含有丰富的活性氨基(-NH₂)，在吸附领域备受关注。但是，壳聚糖的分子量较大，通常在几十万到上百万左右，只溶于稀酸溶液，阻碍了壳聚糖进一步的开发利用。壳聚糖为前驱体制备碳微球用于水污染治理方面的研究已有报道。如：Weijie Deng等采用水热法结合高温煅烧法制备得到了壳聚糖基多孔碳微球，制得的多孔碳微球对亚甲基蓝(MB)表现出优异的吸附性能，但是制备过程繁琐，反应温度高，耗时长，且多步用到HCl或NaOH，易造成环境污染。Rui Zhao团队将ZIF-8金属有机框架(MOF)掺入壳聚糖中合成MOF-壳聚糖复合微球，制得的复合微球对四环素的最大吸附容量仅为495.04mg g^-1，吸附能力明显不足。高效制备碳微球及提升碳微球的吸附效率是实现水体中抗生素深度吸附脱除的关键。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明旨在解决所述问题之一，提供一种离子液体介导低聚壳聚糖衍生IL-Cu/Al@NC微球的制备方法，可用于水体中抗生素污染物的高效吸附脱除。

为了实现以上目的，本发明的具体步骤如下：

(1)将三水硝酸铜(Cu(NO₃)₂·3H₂O)与九水硝酸铝(Al(NO₃)₃·9H₂O)溶解于去离子水中，随后依次加入尿素和低聚壳聚糖，搅拌均匀后，将所得混合液转移至高压反应釜中，在一定的水热条件下反应，反应结束后，离心分离、真空干燥，得到低聚壳聚糖衍生Cu/Al双金属掺杂氮碳(Cu/Al@NC)微球；

(2)将步骤(1)中得到的Cu/Al@NC分散于2-甲基咪唑(C₄H₆N₂)的去离子水溶液中，将混合液转入微波萃取合成仪中，在一定的微波条件下反应，反应结束后，离心、洗涤、真空干燥，得到离子液体(IL)介导低聚壳聚糖衍生IL-Cu/Al@NC微球。