[发明专利]以葡萄糖为碳源制备的介孔碳材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及碳材料领域技术，尤其是指以葡萄糖为碳源制备的介孔碳材料及其应用。

背景技术

介孔碳是一类新型的非硅基介孔材料，与纯介孔硅材料相比，介孔碳材料表现出特殊的性质，有高的比表面积，高孔隙率；孔径尺寸在一定范围内可调；介孔形状多样，孔壁组成、结构和性质可调；通过优化合成条件可以得到高热稳定性和水热稳定性；合成简单、易操作、无生理毒性。它的诱人之处还在于其在燃料电池，分子筛，吸附，催化反应，电化学等领域的潜在应用价值。近年来，介孔材料科学已经成为国际上跨化学、物理、材料、生物等学科交叉的热点研究领域之一，更成为材料科学发展的一个重要里程碑。

目前的介孔碳材料其TOC的去除率较低，不能直接应用于对污水进行处理，使用较为不便。因此，必要对目前的介孔碳材料进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种以葡萄糖为碳源制备的介孔碳材料及其应用，其能有效解决现有之介孔碳材料不能直接应用于对污水进行处理的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种以葡萄糖为碳源制备的介孔碳材料，其制作包括有以下步骤：

（1）将葡萄糖溶解于H₂SO₄和H₂O的混合溶液中，搅拌均匀待用；

（2）采用减压抽滤的方式填充碳源，将模板剂平铺于布氏漏斗的滤纸上，并将步骤（1）配制的混合溶液滴加在模板剂上，滤液由抽滤瓶盛接并收集；

（3）收集后的滤液又重新滴加在模板剂上，再收集滤液，反复操作3次使碳源充分填充；

（4）抽滤完成后将所剩少量滤液与滤饼混合，并搅拌均匀；

（5）混合物在100℃下加热6 h，以去除水分，再置于150℃条件下加热6 h，进行初步炭化；

（6）二次填充，将初步炭化后的混合物捣碎，平铺在布氏漏斗的滤纸上，将葡萄糖、H₂SO₄和H₂O的混合溶液滴加在混合物上，按照步骤（3）进行减压填充，收集滤液和滤饼混合后，按照步骤（5）进行水分去除和初步炭化；

（7）将混合物取出后，在高纯氮保护下，于750℃高温中煅烧1.5 h，升温速度为10℃/min；

（8）样品冷却至室温，用48%的HF浸泡24 h，以除硅；

（9）最后水洗样品至不含酸性，干燥，得到介孔碳材料，记为MC-glucose。

优选的，所述步骤（1）中葡萄糖为1.25g，H₂SO₄为0.8mL，H₂O为5 mL，步骤（2）中模板剂为1.0g，其型号为SBA-15，步骤（6）中葡萄糖为0.8g，H₂SO₄为0.5 mL ，H₂O为5 mL。

一种以葡萄糖为碳源制备的介孔碳材料的应用，将以葡萄糖为碳源制备的介孔碳材料投放到污水中，对污水进行TOC的去除。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

通过以葡萄糖为碳源制备的介孔碳材料，尾水初始pH值为5～7时，MC-glucose对TOC的吸附能力最佳，其TOC的去除率达到99%。《广东省污水综合排放标准》（DB4426-2001）中对尾水pH排放限值要求为6～9，本实验研究的材料最佳吸附pH值为7，也就是说，在进行吸附实验前不需要重新调节pH值，可直接用于对污水进行处理，使用方便。

附图说明

图1是本发明之较佳实施例中MC-glucose材料的SEM图；

图2是本发明之较佳实施例中等温吸附曲线图；

图3是本发明之较佳实施例中孔容-孔径分布曲线（微分）图；

图4是本发明之较佳实施例中MC-glucose材料的XRF图；

图5是本发明之较佳实施例中MC-glucose材料的FT-IR图；

图6是本发明之较佳实施例中MC-glucose投加量对TOC吸附效果的影响示意图；

图7是本发明之较佳实施例中吸附时间对TOC吸附效果的影响示意图；

图8初始pH值对TOC吸附效果的影响示意图。

具体实施方式

本发明揭示了一种以葡萄糖为碳源制备的介孔碳材料，其制作包括有以下步骤：