[发明专利]磁性载铁有序介孔碳及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种磁性载铁有序介孔碳，其是以有序介孔碳为载体，所述载体通过硬模板法制备得到，磁性纳米粒子通过纳米共浇铸法负载在载体上；有序介孔碳的比表面积达675m²/g～700m²/g，磁性纳米粒子主要由零价铁和铁的氧化物组成，铁的氧化物包含四氧化三铁和/或γ–三氧化二铁；磁性纳米粒子中铁元素的配量按硬模板法中每克介孔硅模板原料配1mmol～1.5mmol铁元素计，所述磁性载铁有序介孔碳的孔径分布主要集中在5nm和3.8nm附近区域，颗粒尺寸介于2nm～50nm之间。

2.一种磁性载铁有序介孔碳的制备方法，包括以下步骤：

（1）初次碳源填充：将铁源物质、蔗糖溶于硫酸溶液中，形成多元混合物，浸渍介孔硅SBA-15模板，进行初次碳源填充，然后采用两段式热处理，得到初步C/Si复合物；

（2）二次碳源填充：用含蔗糖的硫酸溶液浸渍所述初步C/Si复合物，进行二次碳源填充，然后采用两段式热处理，得到碳饱和浸渍复合物；

（3）高温碳化：在氮气氛围中，以3℃/min～5℃/min升温速率升温至850℃～900℃进行恒温高温碳化4h～6h，再使用热NaOH溶液脱出硅模板，经水洗、分离、干燥后即得到磁性载铁有序介孔碳。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述介孔硅SBA-15是以嵌段共聚物模板剂为基质，以正硅酸乙酯为硅源，在HCl溶液作用下，利用水热反应合成；所述正硅酸乙酯、嵌段共聚物模板剂、HCl和水的摩尔比控制为1:（0.015～0.020）:（5.8～6.0）:（135～140）。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述铁源物质为硝酸铁、硝酸铁的水合物、氯化铁或氯化铁的水合物；每克介孔硅SBA-15模板原料配1mmol～1.5mmol的铁源物质。

5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述两段式热处理是指依次在90℃～110℃条件下热处理6h～8h、在150℃～160℃条件下热处理6h～8h。

6.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述热NaOH溶液是指加热至80℃～90℃后的NaOH溶液，且NaOH溶液的溶剂采用体积比1:（1～1.1）的乙醇和水的混合液，氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L～2mol/L。

7.一种如权利要求1所述的磁性载铁有序介孔碳在去除水体中重金属六价铬离子的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：将磁性载铁有序介孔碳加入到含Cr₂O₇^2-的水体中，所述磁性载铁有序介孔碳的添加量为0.5g/L～1g/L，调节水体的pH值到4.5～5.5，温度控制在22℃～25℃，混合震荡吸附至少2h，用磁铁将负载了Cr（VI）的磁性载铁有序介孔碳与水体分离，完成对水体中重金属六价铬离子的去除。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述含Cr₂O₇^2-的水体中六价铬离子Cr₂O₇^2-的初始浓度为50mg/L～1000mg/L。

10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于，将负载了Cr（VI）的磁性载铁有序介孔碳加入到0.1mol/L～0.4mol/L的氢氧化钠溶液中，添加量为1g/L～2g/L，震荡解吸20h～24h后，再用磁铁将磁性载铁有序介孔碳从氢氧化钠溶液中分离出来，清洗至中性，完成磁性载铁有序介孔碳的再生。