一種氮摻雜介孔碳基吸附材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氮摻雜介孔碳基吸附材料的制備方法，首先采用青蒿素類藥物作為納米銀的還原劑和保護(hù)劑還原納米銀，然后將氮摻雜介孔碳浸漬在納米銀水溶液中超聲烘干，并重復(fù)3?5次浸漬?超聲?烘干的過程最終得到氮摻雜介孔碳基吸附材料。本發(fā)明采用青蒿素類藥物作為納米銀的還原劑和保護(hù)劑，具有工藝簡單、原料來源廣泛、反應(yīng)溫和、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，并且制備得到的納米銀同時具有抗菌和抗瘧的雙重效果。重復(fù)3?5次浸漬?超聲?烘干的過程使得納米銀在氮摻雜介孔碳上分布均勻、附著穩(wěn)定、不易脫落。本發(fā)明制備的氮摻雜介孔碳基吸附材料在污水治理和空氣凈化領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種氮摻雜介孔碳基吸附材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，特別涉及一種氮摻雜介孔碳基吸附材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)、社會的快速發(fā)展，人口數(shù)量的不斷增長，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的加快推進(jìn)，水體污染、空氣污染事件頻發(fā)，給環(huán)境和人們的健康帶來了嚴(yán)重的損害。因此，污水治理和空氣凈化已經(jīng)成為一項刻不容緩的任務(wù)。
[0003]污染水體的治理技術(shù)有多種，其中吸附法因容易制備、成本低、吸附效果好而被大規(guī)模使用。常用的吸附材料有活性炭、殼聚糖等高分子吸附劑、微生物吸附劑、礦物類吸附劑等?；钚蕴康奈叫阅芤资芪轿锓肿拥拇笮『蜆O性影響，吸附速率隨著溫度的上升和污染物濃度的下降而降低;天然吸附材料具有價廉、無毒、易得等優(yōu)點(diǎn)，但是其吸附不可控，再生困難，使用受刮風(fēng)、降雨、降雪等自然條件的影響較大；高分子吸附材料的吸附性能易受其功能基團(tuán)、極性和結(jié)構(gòu)的影響(張帆，李菁，譚建華，王波，黃福.吸附法處理重金屬廢水的研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2013，11: 2749-2756;閆婧，代朝猛，周雪飛，張亞雷.碳納米管復(fù)合材料用于削減水環(huán)境中污染物的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報，2015,01:127-131;聶海瑜，沈甘霓，杜鳳沛，李向東.碳納米管對水體污染物吸附的研究進(jìn)展[J].西南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2015,03:326-330)ο
[0004]人的一生大約有80%以上的時間是在室內(nèi)度過的，因此室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞直接影響到人們的身體健康(吳利瑞，張藍(lán)心，于飛，陳君紅，馬杰.氨基化碳納米管/石墨烯氣凝膠對甲醛吸附研究[J].中國環(huán)境科學(xué)，2015，11:3251-3256)。隨著室外空氣污染的日益嚴(yán)重，加上許多室內(nèi)裝修和裝飾材料的污染以及大量化學(xué)用品進(jìn)入家庭日常生活，使得室內(nèi)空氣同樣不斷惡化。而空調(diào)的廣泛使用又使得室內(nèi)生存空間越來越趨于封閉，導(dǎo)致室內(nèi)空氣的自我凈化能力越來越差。人們呼吸了不新鮮的室內(nèi)空氣，有可能導(dǎo)致多種呼吸道疾病。隨著人們健康意識的增強(qiáng)和生活水平的提高，越發(fā)認(rèn)識到清潔空氣對人體健康的重要性。因此，空氣凈化器正逐漸走入家庭和各種辦公場所。在歐美發(fā)達(dá)國家，空氣凈化產(chǎn)品已經(jīng)普遍用于家居、辦公生活場所。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，空氣凈化器在美國的普及率達(dá)到27%，日本17%，歐洲42%，韓國70%，而中國卻不到I %。
[0005]目前，國內(nèi)外空氣凈化器普遍采用的凈化技術(shù)主要有:紫外線凈化、光觸媒凈化、等離子體凈化、過濾凈化、靜電集塵、吸附凈化、負(fù)離子凈化、臭氧凈化、分子絡(luò)合等方法。在這些空氣凈化技術(shù)中，使用吸附原理凈化空氣是一項歷史悠久的技術(shù)?；钚蕴渴亲畛Ｓ玫奈絼?，對室內(nèi)多種有害氣體都有一定的吸附作用，但它存在吸附量小、易飽和、易解吸等缺點(diǎn)，而且對室內(nèi)主要污染物甲醛吸附效果有限，并且不能殺菌。
[0006]納米銀具有優(yōu)良的傳熱性、導(dǎo)電性、表面活性和催化性能，在光學(xué)、催化、微電子、生物傳感、抗菌等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價值。傳統(tǒng)的納米銀的制備分為物理法和化學(xué)法。物理法對儀器設(shè)備要求較高，生產(chǎn)費(fèi)用昂貴?；瘜W(xué)法多采用水合肼、甲醛、多元醇、有機(jī)胺等做還原劑，雖然這些還原劑具有高活性，但對環(huán)境有害，并且制得的納米銀易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。
[0007]近年來，采用綠色、環(huán)保、高效和廉價的方法制備納米銀逐漸成為研究的熱點(diǎn)(柴春鏡，白紅娟.生物法合成納米銀材料的研究進(jìn)展[J].電鍍與環(huán)保，2011,02:4-7)。目前已采用的綠色還原劑主要包括:維生素、檸檬酸鈉、焦掊酸、對苯二酚、茶多酚、葡萄糖、果糖、蔗糖、植物及果皮提取物、微生物等。
[0008]青蒿素是從植物黃花蒿葉中提取的有過氧基團(tuán)的倍半萜內(nèi)酯藥物。以青蒿素類藥物為主的聯(lián)合療法已經(jīng)成為世界衛(wèi)生組織推薦的抗瘧疾標(biāo)準(zhǔn)療法。世界衛(wèi)生組織認(rèn)為，青蒿素聯(lián)合療法是目前治療瘧疾最有效的手段，也是抵抗瘧疾耐藥性效果最好的藥物，中國作為抗瘧藥物青蒿素的發(fā)現(xiàn)方及最大生產(chǎn)方，在全球抗擊瘧疾進(jìn)程中發(fā)揮了重要作用。尤其在瘧疾重災(zāi)區(qū)非洲，青蒿素已經(jīng)拯救了上百萬生命。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，自2000年起，撒哈拉以南非洲地區(qū)約2.4億人口受益于青蒿素聯(lián)合療法，約150萬人因該療法避免了瘧疾導(dǎo)致的死亡。2015年10月，中國女藥學(xué)家屠呦呦因創(chuàng)制新型抗瘧藥青蒿素和雙氫青蒿素的貢獻(xiàn)，與另外兩位科學(xué)家共享2015年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。這是中國生物醫(yī)學(xué)界迄今為止獲得的世界級最高級大獎。
[0009]青蒿素一個含過氧基團(tuán)的倍半萜內(nèi)酯化合物，分子式為C15H22O5，15個碳有7個是手性碳O分子量282.33,組分含量:C，63.81%，H，7.85%，O，28.33%，無色針狀晶體，味苦。在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和甲醇、乙醚及石油醚中可溶解，在水中幾乎不溶。熔點(diǎn):156-157°C(蔡博瑩.青蒿素的研究進(jìn)展[J].科學(xué)中國人，2015,35:55)。
[0010]有序介孔碳是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種非金屬碳材料，它具有均勻的孔徑、高表面積和良好的孔道穩(wěn)定性，與介孔硅相比，熱力學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)，因此在吸附分離、催化劑、超級電容器電極材料等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值。但是有序介孔碳具有疏水性的孔表面，影響了它的吸附能力，使其受到一定的應(yīng)用限制。因而對有序介孔碳進(jìn)行功能化改性，能進(jìn)一步提高它的吸附能力，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍(俞柱現(xiàn).自組裝合成氮摻雜有序介孔碳材料與其CO2吸附[D].吉林大學(xué)，2014;劉云朋，周潔，李中堅，雷樂成.氮摻雜有序介孔碳的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工，2014,06:19-22+24;劉云朋.氮摻雜有序介孔碳對石化廢水中五氯酚的選擇性吸附[D].浙江大學(xué)，2014.)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，旨在提供一種氮摻雜介孔碳基吸附材料的制備方法。
[0012]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
(1)配置l-100g/L的硝酸銀甲醇或者乙醇溶液，然后緩慢加入青蒿素類藥物，攪拌均勻，然后置于紫外燈下光照5-60min，得到納米銀膠體溶液，用乙醇清洗、離心、干燥處理后得到納米銀，然后配置成0.01-100g/L的納米銀水溶液待用；
(2)將氮摻雜介孔碳浸漬在所述0.01-100g/L納米銀水溶液中超聲1min-1OOmin后取出烘干，其中所述氮摻雜介孔碳與納米銀的質(zhì)量比為100:1-10:1;
(3)將步驟(2)重復(fù)3-5次得到氮摻雜介孔碳基吸附材料。
[0013]作為一種優(yōu)選方案，所述青蒿素類藥物包括青蒿素及其衍生物。
[0014]作為一種優(yōu)選方案，所述青蒿素衍生物包括二氫青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥酯等。
[0015]作為一種優(yōu)選方案，所述青蒿素類藥物與硝酸銀的質(zhì)量比為10:1-1:1。
[0016]作為一種優(yōu)選方案，所述氮摻雜介孔碳的平均尺寸Ιμπι，比表面積800-1000m2/g，
含氮量4_5%。
[0017]本發(fā)明具有如下有益效果:
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
(1)采用青蒿素類藥物作為納米銀的還原劑和保護(hù)劑，具有工藝簡單、原料來源廣泛、反應(yīng)溫和、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，并且制備得到的納米銀同時具有抗菌和抗瘧的雙重效果；
(2)重復(fù)3-5次浸漬-超聲-烘干的過程使得納米銀在氮摻雜介孔碳上分布均勻、附著穩(wěn)定、不易脫落；
(3)由于納米銀、氮摻雜介孔碳的協(xié)同作用，本發(fā)明制備得到的氮摻雜介孔碳基吸附材料能夠有效地去除PM2.5、甲醛、病毒、細(xì)菌、螨蟲等在內(nèi)的多種空氣污染源和污水中的重金屬離子、染料等多種污染源。在污水治理和空氣凈化領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0019]實(shí)施例1:
將Ig硝酸銀溶解于1mL的甲醇中配置100g/L的硝酸銀溶液，然后緩慢加入2g青蒿素，攪拌均勻，然后置于波長365nm，功率50w的紫外燈下光照60min，得到納米銀膠體溶液，用乙醇清洗、離心、干燥處理后得到納米銀。
[0020]將0.1g納米銀溶解在1mL的去離子水中配置10g/L的納米銀水溶液，然后將Ig氮摻雜介孔碳浸漬在所述10g/L納米銀水溶液中超聲1min后取出烘干，重復(fù)此過程3次最終得到氮摻雜介孔碳基吸附材料。
[0021]實(shí)施例2:
將Ig硝酸銀溶解于1mL的甲醇中配置100g/L的硝酸銀溶液，然后緩慢加入5g 二氫青蒿素，攪拌均勻，然后置于波長365nm，功率50w的紫外燈下光照30min，得到納米銀膠體溶液，用乙醇清洗、離心、干燥處理后得到納米銀。
[0022]將0.1g納米銀溶解在1mL的去離子水中配置10g/L的納米銀水溶液，然后將5g氮摻雜介孔碳浸漬在所述10g/L納米銀水溶液中超聲50min后取出烘干，重復(fù)此過程4次最終得到氮摻雜介孔碳基吸附材料。
[0023]實(shí)施例3:
將Ig硝酸銀溶解于1mL的乙醇中配置100g/L的硝酸銀溶液，然后緩慢加入1g青蒿琥酯，攪拌均勻，然后置于波長365nm，功率50w的紫外燈下光照lOmin，得到納米銀膠體溶液，用乙醇清洗、離心、干燥處理后得到納米銀。
[0024]將0.1g納米銀溶解在1mL的去離子水中配置10g/L的納米銀水溶液，然后將1g氮摻雜介孔碳浸漬在所述10g/L納米銀水溶液中超聲10min后取出烘干，重復(fù)此過程5次最終得到氮摻雜介孔碳基吸附材料。
[0025]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項】
1.一種氮摻雜介孔碳基吸附材料的制備方法，其特征在于: (1)配置Ι-lOOg/L的硝酸銀甲醇或者乙醇溶液，然后緩慢加入青蒿素類藥物，攪拌均勻，然后置于紫外燈下光照5-60min，得到納米銀膠體溶液，用乙醇清洗、離心、干燥處理后得到納米銀，然后配置成0.01-100g/L的納米銀水溶液待用； (2)將氮摻雜介孔碳浸漬在所述0.01-100g/L納米銀水溶液中超聲1min-1OOmin后取出烘干，其中所述氮摻雜介孔碳與納米銀的質(zhì)量比為100:1-10:1; (3)將步驟(2)重復(fù)3-5次得到氮摻雜介孔碳基吸附材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮摻雜介孔碳基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述青蒿素類藥物包括青蒿素及其衍生物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮摻雜介孔碳基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述青蒿素衍生物包括二氫青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥酯等。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮摻雜介孔碳基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述青蒿素類藥物與硝酸銀的質(zhì)量比為10:1-1:1。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮摻雜介孔碳基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述紫外燈波長365nm，功率50wo6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮摻雜介孔碳基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述氮摻雜介孔碳的平均尺寸lym，比表面積800-1000m2/g，含氮量4-5%。
【文檔編號】B01J20/28GK106064050SQ201610401468
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月10日 公開號201610401468.0, CN 106064050 A, CN 106064050A, CN 201610401468, CN-A-106064050, CN106064050 A, CN106064050A, CN201610401468, CN201610401468.0
【發(fā)明人】林澤兵, 賀民強(qiáng), 周裕
【申請人】蘇州巨聯(lián)環(huán)?？蒲杏邢薰?br>