[发明专利]偶联剂表面改性橘子皮衍生炭材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了偶联剂表面改性橘子皮衍生炭材料的制备方法及应用，包括以下步聚：S1、对收集的橘子皮进行清洗，烘干，破碎，研磨，过筛；S2、水热处理橘子皮得到前驱体，洗涤，烘干；S3、将前驱体用浓硫酸活化后，洗涤，烘干得到橘子皮衍生炭材料；S4、用氨丙基三乙氧基硅烷对橘子皮衍生炭进行表面改性，洗涤所得固体产物，烘干，研磨，得到氨丙基三乙氧基硅烷表面改性橘子皮衍生炭材料；本发明能够对橘子皮衍生炭材料进行表面改性，改变其表面结构，从而提升材料的吸附能力，方法简单，成本低，污染小，容易实现工业化，有利于进行大批量生产，该方法制得的材料在物质吸附以及催化剂载体领域的应用具有很高的价值。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及到偶联剂表面改性橘子皮衍生炭材料的制备方法及应用。

背景技术

我国柑橘品种多样，产量颇丰，继而产生大量的橘子皮废弃物，橘子皮一般通过填埋、露天焚烧和堆肥方式进行处理；然而，这些处理方式往往导致温室气体（CO₂, CH₄和NO₂）以及各种有毒化合物的排放，污染环境，因此，研究橘子皮的利用和转化，不仅能解决橘子皮废弃物污染环境的问题，还能使其资源化，变废为宝，橘子皮中含有丰富的果胶、纤维素、木质素等，经过一定的处理改性后，橘子皮形成具有丰富微孔结构的炭材料，可应用于吸附以及催化剂载体等方面。

橘子皮可制作生物炭材料，但其吸附能力不足，限制了橘子皮衍生炭材料在环境中的应用，因此，亟需一种新的橘子皮衍生炭材料及其改性方法。

由于农药过度使用，导致土壤和河流中存在大量残留的2,4-二氯苯氧乙酸，很多科研人员也都在为解决这一问题而努力，本发明制备的材料可以有效解决残留2,4-二氯苯氧乙酸给环境造成的污染，是一种易批量生产且绿色环保的材料。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

现有技术存在的问题及缺陷为：现有利用橘子皮制作而成的生物炭材料吸附能力不足，限制了橘子皮生物炭在环境中的应用。

解决以上问题及缺陷的难度为：有效的改善生物炭的技术还不成熟，很多方法的成本高，污染大，操作困难。

为了解决现有技术存在的缺陷，本发明提供了偶联剂表面改性橘子皮衍生炭材料的制备方法及应用。

本发明提供的技术文案，偶联剂表面改性橘子皮衍生炭材料的制备方法，其中偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷，包括以下步聚：

S1、对收集的橘子皮进行清洗，烘干，破碎，研磨，过筛；

S2、水热处理橘子皮得到前驱体，洗涤，烘干；

S3、将前驱体用浓硫酸活化后，洗涤，烘干得到橘子皮衍生炭材料；

S4、用氨丙基三乙氧基硅烷对橘子皮衍生炭进行表面改性，洗涤所得固体产物，烘干，研磨，得到氨丙基三乙氧基硅烷表面改性橘子皮衍生炭材料。

优选地，所述的橘子皮衍生炭材料的制备方法，所述步骤S1中，前处理包括将橘子皮进行清洗，烘干，破碎，研磨后，过100目的筛网。

优选地，所述步骤S2中，橘子皮粉和去离子水的质量体积比为1：10，反应温度为180 ℃，反应时间为12 h,用到的是在反应釜中加入100ml聚四氟乙烯。

优选地，所述步骤S3中，前驱体和浓硫酸的质量体积比为1：10，前驱体和浓硫酸的活化温度为80 ℃，活化时间为2 h；用到的氨基基团是氨丙基三乙氧基硅烷和氨水。

优选地，所述步骤S4中，橘子皮衍生炭材料和无水乙醇的质量体积比为1：20，氨丙基三乙氧基硅烷与无水乙醇的体积比为1：20；以冰乙酸调节体系的pH为5，反应温度80 ℃，磁力回流搅拌4 h。