[发明专利]负载中空球形氧化铋的有序介孔碳及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负载中空球形氧化铋的有序介孔碳及其制备方法和应用，该负载中空球形氧化铋的有序介孔碳是以有序介孔碳为载体，有序介孔碳表面负载有中空球形氧化铋。其制备方法包括制备表面负载有氧化铋的有序介孔碳和对表面负载有氧化铋的有序介孔碳进行焙烧。本发明负载中空球形氧化铋的有序介孔碳具有比表面积大、孔径规整有序、分散性能好、热稳定性好、导电性好等优点，其制备方法具有制备工艺简单、成本低等优点，作为功能型纳米材料可用于检测和处理环境污染物，其中由此制得的电化学传感器可实现对环境污染物的检测，具有稳定性高、使用寿命长、检测范围宽、检测极限低、抗干扰能力强等优点。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种用于检测和处理环境污染物的功能型纳米材料，具体涉及一种负载中空球形氧化铋的有序介孔碳及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会经济的快速发展，环境水体污染，特别是水体中底泥与湿地污染已成为全世界范围内一个严重的环境污染问题。农业生产、石油化工产业等的废水排放以及人类生活污水的随意排放是造成环境水体污染的重要原因，其中含有的大量重金属污染物具有致突变、致癌和致畸效应，同时含有的大量有机物也会消耗水体中的溶解氧，从而造成水生生态圈的破坏，严重危害人体健康和生态环境。因此，获得一种绿色环保、成本低廉且可以同时应用于检测与处理环境污染物的功能型纳米材料是极其必要的。

目前，将功能型纳米材料用于环境中重金属离子的检测是功能型纳米材料的热点研究领域。如，含铋纳米颗粒作为一种功能型纳米材料，被引入到传感器工作电极的制备中，通过将含铋纳米颗粒修饰在传感器的工作电极上以构成用于检测环境中重金属离子的铋系电极，从而替代具有剧毒性的传统工作电极(如滴汞电极或悬汞电极)。但是，现有铋系电极的合成方法主要分为在电极表面原位/异位沉积含铋纳米颗粒膜和预沉积含铋纳米颗粒物质于电极表面，这两种方法都额外增加了传感器工作电极的制备步骤，所制得工作电极的灵敏度较低，不适于大规模制备便携式传感器，且在电极表面原位/异位沉积含铋纳米颗粒膜的主要缺点是需要合理调控铋盐溶液的浓度以防止铋离子水解和形成络合物。因此，亟需研究出一种比表面积大、孔径规整有序、分散性能好、热稳定性好、导电性好的含有铋系物质的功能型纳米材料，使得该材料能够用于环境污染物的检测和处理中，特别地，在将该材料用于制备传感器工作电极时能够简化传感器工作电极的制备步骤，且在提高传感器灵敏度的同时使得由该材料制备得到的工作电极能够直接用于检测重金属离子。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种比表面积大、孔径规整有序、分散性能好、热稳定性好、导电性好的负载中空球形氧化铋的有序介孔碳，还提供了制备工艺简单、成本低的负载中空球形氧化铋的有序介孔碳的制备方法，以及该负载中空球形氧化铋的有序介孔碳作为功能型纳米材料在检测或处理环境污染物中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种负载中空球形氧化铋的有序介孔碳，所述负载中空球形氧化铋的有序介孔碳是以有序介孔碳为载体，所述有序介孔碳表面负载有中空球形氧化铋。

上述的负载中空球形氧化铋的有序介孔碳中，进一步改进的，所述负载中空球形氧化铋的有序介孔碳中有序介孔碳与中空球形氧化铋的质量比为1∶1～2；所述负载中空球形氧化铋的有序介孔碳的比表面积为1100m²/g～1510m²/g；所述负载中空球形氧化铋的有序介孔碳具有介孔结构，孔径为2nm～3nm。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的负载中空球形氧化铋的有序介孔碳的制备方法，包括以下步骤：

S1、将有序介孔碳与硝酸铋溶液混合进行水热反应，得到表面负载有氧化铋的有序介孔碳；

S2、将步骤S1中得到的表面负载有氧化铋的有序介孔碳进行焙烧，得到负载中空球形氧化铋的有序介孔碳。