[发明专利]双官能团功能化炭基磁性介孔氧化硅材料的制备及其应用

权利要求书

1.双官能团功能化磁性炭基介孔氧化硅材料的制备，其特征在于，首先采用双模板法，以啤酒酵母菌为生物大孔模板、以三嵌段聚合物P123为介孔相模板，制备合成介孔氧化硅SBA-15，再以SBA-15为硬模板，采用纳米浇筑技术在硬模板中分别填入铁源和炭源作为前驱物，经过原位聚合反应，然后再使用氢氟酸作为刻蚀剂除去模板，制备合成介孔结构有序的磁性炭基介孔氧化硅，再使用3-三甲氧基硅烷丙基脲和氨丙基三乙氧基硅烷有机试剂，采用后嫁接法对其进行有机功能化改性，即可得到双官能团功能化磁性炭基介孔氧化硅材料，

具体步骤如下：

（1）双模板制备介孔氧化硅SBA-15  

称取一定质量的啤酒酵母废弃菌丝体，经过80 ^oC高温灭菌100 min后，使用蒸馏水和无水乙醇清洗3次，将所得啤酒酵母菌菌体分散在装有100 mL蒸馏水的250 mL烧杯中，然后将10 mL质量浓度为35% 浓盐酸加入烧杯中，并向其中加入三嵌段聚合物P123，在30 ^oC恒温水浴下磁力搅拌直至P123完全溶解盐酸溶液中，随后往其中加入6.5 g正硅酸乙酯，在45 ^oC恒温水浴下继续磁力搅拌1.5 h，此时烧杯出现了大量的乳白色沉淀，然后将烧杯放入30^oC的恒温鼓风干燥箱中继续反应12 h，再将悬浮液转移至聚四氟乙烯反应釜中反应2.0 h，随后在60 ^oC的恒温鼓风干燥箱中继续老化48 h，取出后减压过滤，使用蒸馏水和无水乙醇将所得到的沉淀各洗涤3次，将乳白色沉淀在60 ^oC的恒温鼓风干燥箱中继续干燥15 h，然后将干燥后得到的乳白色粉末置于540^oC的马弗炉中焙烧6.0h，去除模板即得到介孔氧化硅SBA-15；

（2）磁性炭基介孔氧化硅的制备

将可溶性三价铁盐与糖类放入装有100 mL蒸馏水的250 mL三口瓶中，随后加入20 g 无水乙醇溶液进行超声分散2.5 h，并使用浓度为25%的氨水调节溶液的pH值为9.0，在超声分散过程中加入1.25 g经过高温煅烧的介孔氧化硅SBA-15，调节混合溶液的温度为80 ^oC，控制反应时间为6 h，然后将反应混合溶液经过10000 r/min的离心机进行离心分离10 min，随后使用蒸馏水洗涤6次，再将所得的固体样置于50^oC恒温鼓风干燥箱中烘干，研磨得到初产物，使用质量浓度10% 氢氟酸作为刻蚀剂，对初产物进行刻蚀除去介孔氧化硅模板，即得磁性炭基介孔氧化硅；

（3）磁性炭基介孔氧化硅的有机功能化改性

将3.0 g磁性炭基介孔氧化硅悬浮于100 mL甲苯溶液中，然后装于500 mL三口烧杯中，随后加入50 mL无水乙醇和质量浓度为35% 浓盐酸进行超声分散，充分搅拌2.5h，再将质量浓度为20%UPTS溶液和质量浓度为50%APS溶液缓慢加入三口烧瓶中，充分搅拌2.0h，水浴加热至100 ^oC，使甲苯溶液回流5.0 h，冷却至室温，减压过滤，使用蒸馏水和无水乙醇将沉淀洗涤各3次，在60 ^oC的恒温鼓风干燥箱中进行烘干12h，即可得到双官能团功能化磁性炭基介孔氧化硅材料。

2.根据权利要求1所述的双官能团功能化磁性炭基介孔氧化硅材料的制备法，其特征在于：所述的步骤（1）中啤酒酵母废弃菌丝体与三嵌段聚合物P123的质量比为(16~20)：1。

3.根据权利要求1所述的双官能团功能化磁性炭基介孔氧化硅材料的制备法，其特征在于：所述的步骤（2）中三价铁盐与糖类的质量比例为（0.5~0.67）：1。

4.根据权利要求1所述的双官能团功能化磁性炭基介孔氧化硅材料的制备法，其特征在于：所述的步骤（3）中UPTS溶液和APS溶液的质量比例为（2.0-2.5）：1。

5.根据权利要求1所述的双官能团功能化磁性炭基介孔氧化硅材料的制备法，其特征在于：所述的可溶性三价铁盐为硫酸铁，所述的糖类为葡萄糖或蔗糖。