[发明专利]一种粒子纳米微孔材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种粒子纳米微孔材料及其制备方法，该粒子纳米微孔材料由以下原料制得：三聚氰胺、醛液、乳化剂、硅酸钠、硫酸溶液、有机胺和无水甲醇；其制备方法为：三聚氰胺醛树脂微球的制备；硅酸包覆三聚氰胺醛树脂微球的制备；氮掺杂的微孔二氧化硅材料的制备；改性，得到胺基改性氮掺杂的微孔二氧化硅材料；本发明先对微孔二氧化硅进行原位掺杂氮原子，使微孔二氧化硅材料结构中增加吸附二氧化碳的活性位点，提高其对二氧化碳的吸附性能，再将胺基官能团引入氮杂原子掺杂的微孔二氧化硅材料中，提高其对二氧化碳的化学吸附性能，实验结果表明，本发明所制得的胺基改性氮掺杂的微孔二氧化硅材料具有很好的吸附性能。

技术领域

本发明涉及微孔材料技术领域，具体是一种粒子纳米微孔材料及其制备方法。

背景技术

自工业革命以来，人类的生产活动不断扩大，开始大规模使用各种化石燃料，二氧化碳的排放量也因此持续增加，作为主要的温室气体，二氧化碳的过量排放已导致全球变暖，海洋酸化，引起了冰川融化，海平面上升，干旱，洪涝等一系列的生态环境问题，进而影响到整个人类社会的政治、经济、文化等各方面的发展。因此，如何降低空气中二氧化碳的浓度已经逐渐成为人们关心的问题。

根据IUPAC（国际纯粹与应用化学联合会）定义，孔径小于2nm的孔称之为微孔，微孔材料通常具有较高的比表面积，例如常见的分子筛，类分子筛咪唑骨架材料。这类材料由于具有高比表面积以及较小的孔尺寸，广泛用于气体分子的吸附与分离，类分子筛咪唑骨架材料就常被用作氢气、二氧化碳等气体的吸附分离剂，分子筛也常用作污水处理中金属离子的有效吸附剂，但是上述微孔材料吸附剂的吸附性能差，吸附容量偏低，制备过程复杂，热稳定性较差，不适用于工业化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粒子纳米微孔材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种粒子纳米微孔材料，该粒子纳米微孔材料由以下重量份数的原料制备而得：三聚氰胺1-5份、醛液3-8份、乳化剂1-3份、硅酸钠1-5份、硫酸溶液3-8份、有机胺1-5份和无水甲醇10-15份。

作为优化，醛液为质量分数为20-30%的甲醛溶液、质量分数为12-18%的乙二醛溶液或质量分数为30-40%的乙醛溶液中的任意一种。

作为优化，有机胺为聚丙烯酰胺、聚异丙基丙烯酰胺、聚N-乙烯基己内酰胺、聚酰亚胺或聚乙烯亚胺中的任意一种。

作为优化，乳化剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、油酸聚氧乙烯酯、双甘油聚丙二醇醚或吐温40中的任意一种。

作为优化，硫酸溶液的物质的量浓度为1-3mol/L。

一种粒子纳米微孔材料的制备方法，该粒子纳米微孔材料的制备方法包括以下步骤：

（1）三聚氰胺醛树脂微球的制备；

（2）硅酸包覆三聚氰胺醛树脂微球的制备；

（3）氮掺杂的微孔二氧化硅材料的制备；

（4）将步骤（3）所得的氮掺杂的微孔二氧化硅材料进行改性，得到胺基改性氮掺杂的微孔二氧化硅材料。

作为优化，一种粒子纳米微孔材料的制备方法，该粒子纳米微孔材料的制备方法包括以下步骤：

（1）将三聚氰胺和醛液混合，并加入去离子水，搅拌，混合均匀，再加入乳化剂，搅拌，然后转移至反应釜中反应，冷却，离心，洗涤，得到三聚氰胺醛树脂微球；

（2）将步骤（1）所得的三聚氰胺醛树脂微球分散于去离子水中，超声后加入硅酸钠，搅拌，混合均匀，再向其中滴加硫酸溶液，然后转移至反应釜中反应，离心，洗涤，得到硅酸包覆三聚氰胺醛树脂微球；