[发明专利]一种改性纳米多孔硅吸附剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种改性纳米多孔硅吸附剂，其特征在于，该改性纳米多孔硅的结构式为：

。

2.权利要求1所述改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）将金刚石线切割硅废料进行纯化处理得到纯化硅粉；

（2）室温下，将步骤（1）的纯化硅粉进行金属纳米颗粒辅助化学刻蚀得到含有纳米级孔道的硅颗粒；

（3）将步骤（2）的含有纳米级孔道的硅颗粒置于硝酸溶液中浸泡1~120min，取出硅颗粒并采用去离子水洗涤至洗液为中性，过滤、干燥得到多孔硅；

（4）将步骤（3）的多孔硅置于H₂SO₄/H₂O₂混合液中活化1~4h得到活化纳米多孔硅；

（5）将步骤（4）的活化纳米多孔硅和3-氨丙基三乙氧基硅烷溶于无水甲苯中，在温度为50~90℃回流反应12~24h，固液分离，采用无水乙醇和去离子水反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅A；

（6）将步骤（5）的改性纳米多孔硅A加入到马来酸酐-甲醇溶液中，在室温、氮气保护氛围中反应18~36h，固液分离，采用无水乙醇反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅B；

（7）将步骤（6）改性纳米多孔硅B加入到乙二胺-甲醇溶液中，在室温、氮气保护氛围中反应18~36h，固液分离，采用无水乙醇反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅吸附剂。

3.根据权利要求2所述改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）纯化处理的具体步骤为

1）将金刚石线切割废料进行破碎研磨至粒径为1~50μm得到废硅粉；

2）将步骤1）的废硅粉置于盐酸溶液中浸泡1~6h，再分别采用无水乙醇和水洗涤2~3次，干燥得到初步纯化硅粉；其中所述盐酸溶液的浓度为0.1~6mol/L；

3）将步骤2）初步纯化硅粉置于Ar保护气氛中，在温度为200~600℃条件下热处理2~5h；

4）将步骤3）热处理的硅粉加入到氢氟酸溶液中，在室温条件下搅拌处理1~120min得到纯化硅粉，其中所述氢氟酸溶液浓度为0.05~2 mol/L。

4.根据权利要求2所述改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）金属纳米颗粒辅助化学刻蚀的具体步骤为

1）将纯化硅粉加入到HF-金属离子盐混合溶液中进行化学沉积反应10~150s得到表面沉积有金属纳米粒子的硅粉；其中金属纳米粒子为Au、Ag、Pt、Pd或Cu；

2）在搅拌条件下，将步骤1）的表面沉积有金属纳米粒子的硅粉置于HF-氧化剂混合液中化学刻蚀1~300min得到含有纳米级孔道的硅颗粒，其中HF-氧化剂混合液中HF的浓度为0.1~33mol/L、氧化剂的浓度为0.01~20 mol/L，氧化剂为H₂O₂、硝酸、硝酸铁、高锰酸钾、铬酸钾、碘酸钾的一种或多种。

5.根据权利要求2所述改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中硝酸溶液的质量浓度为20%~60% 。

6.根据权利要求2所述改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）H₂SO₄/H₂O₂混合液中硫酸与双氧水的体积比为(3~ 3.5):1，活化温度为70~95℃；步骤（4）还可以为将步骤（3）的多孔硅加入到盐酸溶液中并在温度为45~65℃条件下处理30~150 min得到活化纳米多孔硅，或者将步骤（3）的多孔硅置于低压汞弧灯光下氧化处理 30~180 min得到活化纳米多孔硅。

7.根据权利要求2所述改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤（5）无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为(10~30):1，活化纳米多孔硅与3-氨丙基三乙氧基硅烷的液固比mL:g为(2~4):1。