[发明专利]一种多孔印迹碳纳米球的制备方法

摘要

本发明涉及一种多孔印迹碳纳米球的制备方法，先用葡萄糖溶液水热合成碳纳米球，然后对多孔碳纳米球进行表面修饰、烧结碳化、接枝改性，最后制得多孔印迹碳纳米球，此制备方法工艺严密，先进合理，数据翔实精确，产物形貌好，为黑色圆形颗粒，颗粒直径≤180nm，多孔印迹效果明显，可与多种化学物质匹配，产物纯度好，达99%，产收率高，达91%，是十分理想的多孔印迹碳纳米球的制备方法。

主权项

1.一种多孔印迹碳纳米球的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：葡萄糖溶液、二苯并噻吩、二甲基丙烯酸乙二醇酯、α-甲基丙烯酸、偶氮二异丁腈、无水乙醇、丙酮、冰乙酸、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、正己烷、氯仿、去离子水、氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位葡萄糖溶液：C₆H₁₂O₆·H₂O，40mL±0.01mL二苯并噻吩：C₁₂H₈S，0.4g±0.01g二甲基丙烯酸乙二醇酯：C₁₀H₁₄O₄，10mL±0.01mLα-甲基丙烯酸：C₄H₆O₂ ，10mL±0.01mL偶氮二异丁腈：C₈H₁₂N₄，0.06g±0.001g无水乙醇：C₂H₅OH，2000mL±50mL丙酮：C₃H₆O，1000mL±50mL冰乙酸：C₂H₄O₂，100mL±10mLγ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷： C₁₀H₂₀O₅Si，10mL±0.01mL正己烷：C₆H₁₄，300mL±10mL氯仿：CHCl₃，100mL±10mL去离子水：H₂O，2000mL±50mL氩气：Ar，300000cm³±100cm³制备方法如下：（1）制备多孔碳纳米球①取葡萄糖溶液40mL±0.01mL，置于聚四氟乙烯容器中，放入超声分散仪内分散溶解，成澄清混合溶液；②将装有澄清混合溶液的聚四氟乙烯容器放入反应釜内，然后放入加热炉中进行加热，加热温度180℃±2℃，加热时间1680min；      ③澄清混合溶液在反应釜中将进行水热合成反应，反应式如下:式中：C-OH：表面具有-OH官能团的碳纳米球④停止加热，反应釜内溶液自然冷却至25℃，得棕色絮状溶液；⑤离心分离，将棕色絮状溶液置于离心管内分离，得絮状物；⑥去离子水洗涤、抽滤，将絮状物加入烧杯中，加入去离子水100mL，搅拌洗涤，然后用微孔滤膜抽滤，留存滤饼；⑦真空干燥，将滤饼置于石英容器中，然后加入真空干燥炉中干燥，干燥温度55℃±2℃，真空度10Pa，干燥时间1440min，得棕色粉末；（2）烧结、碳化处理将干燥后的棕色粉末置于烧结炉内，进行烧结碳化，烧结温度300℃，并输入氩气保护，氩气输入速度300cm³/min烧结时间120min，烧结后成黑色多孔碳纳米球；（3）硅烷化修饰改性多孔碳纳米球硅烷化修饰改性多孔碳纳米球是在三口烧瓶、水浴缸、电热搅拌皿上进行的；①称取多孔碳纳米球0.3g加入三口烧瓶中；将无水乙醇45mL加入三口烧瓶中；             将去离子水15mL加入三口烧瓶中；      将硅烷偶联剂γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷1mL置于三口烧瓶中；    ②然后滴入冰乙酸1.3mL，调节pH≈5；③开启电热搅拌皿，温度升至65℃±2℃，并搅拌；④加热搅拌120min，进行修饰改性反应；反应式如下：式中：C-C₉H₁₇O₅Si：硅烷化的多孔碳纳米球CH₃OH：无水甲醇⑤修饰、改性反应后，关闭电热搅拌皿，停止加热搅拌，使其随瓶冷却至25℃；得修饰改性溶液；⑥将修饰改性溶液置于离心管中进行离心分离，转速8000r/min，离心分离10min，离心分离后得硅烷化的多孔碳纳米球；⑦将硅烷化的多孔碳纳米球置于烧杯中，加入无水乙醇100mL，搅拌洗涤，然后进行离心分离，留存沉淀物，无水乙醇洗涤、离心分离重复进行10次；⑧将沉淀物进行真空干燥，干燥温度55℃，真空度10pa，干燥时间720min；干燥后得硅烷化多孔碳纳米球；硅烷化多孔碳纳米球表面接枝α-甲基丙烯酸    ①称取硅烷化多孔碳纳米球 0.2 g，置于三口烧瓶中；    加入氯仿20mL、α-甲基丙烯酸1mL、偶氮二异丁腈0.063g±0.001g，然后置于超声分散仪内进行超声分散20min；在超声分散过程中输入氩气，氩气输入速度10cm³/min；②将三口烧瓶置于加热磁力搅拌器上，加热温度70℃±2℃，并进行水循环冷凝，反应时间720min，反应式如下：式中：    C-C₁₃H₂₃O₇Si：接枝聚甲基丙烯酸的多孔碳纳米球     ③冷却后，将产物转移至离心管中，进行离心分离，离心分离后留存固体物质；    ④用无水乙醇进行洗涤，然后进行离心分离，除去表面聚合物杂质；    ⑤真空干燥，干燥温度55℃，真空度10pa，干燥时间720min，得表面接枝甲基丙烯酸的多孔碳纳米球；制备多孔印迹碳纳米球制备多孔印迹碳纳米球是在三口烧瓶、电热搅拌皿、水浴缸上进行的；    ①将0.111g的二苯并噻吩溶于10mL的氯仿中，然后置于三口烧瓶内；    ②将三口烧瓶置于加热磁力搅拌器中，加入接枝甲基丙烯酸的多孔碳纳米球0.1g，搅拌30min，使二苯并噻吩与甲基丙烯酸充分作用；③加入交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯3mL，将加热三口烧瓶，温度50℃±2℃，水循环冷凝反应600min，反应式如下：式中：C-C₃₅H₄₅SO₁₁Si：含二苯并噻吩的印迹碳纳米球                           ④反应后，用无水乙醇90mL、乙酸10mL的混合溶液洗涤、离心分离，洗涤、离心分离重复进行3次，以洗脱聚合物表面的二苯并噻吩；    ⑤离心分离后，倒掉上清液，留有饼状物质，即印迹碳纳米球；    ⑥将印迹碳纳米球置于真空干燥箱中干燥，干燥温度55℃，真空度10Pa，干燥时间720min，干燥后得多孔印迹碳纳米球；    ⑦正己烷洗涤、离心分离将多孔印迹碳纳米球置于烧杯中，加入正己烷200mL，搅拌洗涤5min；洗涤除去二苯并噻吩分子，得多孔印迹碳纳米球黑色固体；    ⑧真空干燥将黑色固体置于真空干燥箱中干燥，干燥温度55℃，真空度10Pa，干燥时间720min；干燥后得终产物：多孔印迹碳纳米球；检测、分析、表征对制备的多孔印迹碳纳米球的色泽、形貌、结构、化学物理性能进行检测、分析、表征；用场发射扫描电子显微镜进行形貌分析；  用BET分析仪进行比表面积和孔径分析用热重分析仪进行热稳定性分析；用气相色谱仪进行吸附测量；结论：多孔印迹碳纳米球为黑色粉体颗粒，颗粒直径≤180nm；   （7）产物储存对制备的多孔印迹碳纳米球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，置于干燥、洁净环境，要防水、防晒、防潮、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃±2℃，相对湿度≤10%。