[发明专利]介孔印迹纳米纤维素基碳纳米管吸附材料的制备方法

摘要

本发明为一种介孔印迹纳米纤维素基碳纳米管吸附材料的制备方法，并且其对于稀土镝离子具有吸附选择性，属材料制备技术和分离技术领域。本发明以镝离子为模板离子，纤维素纳米晶（CNCs）为功能单体和基元，氧化碳纳米管（CNT）为协同功能单体和结构稳定剂制备高比表面积和高选择性介孔印迹CNCs复合膜，提高了吸附膜材料对镝离子的吸附选择性和吸附容量。

主权项

1.介孔印迹纳米纤维素基碳纳米管吸附材料的制备方法：1.1纤维素纳米晶（CNCs）的制备，其特征在于：准确称取10 g医用脱脂棉，弄碎并且在45℃下用68 wt％硫酸溶液（15 mL无水硫酸/g棉）水解2 h；水解结束后，加入8‑10倍冷去离子水以终止水解过程，过夜沉降；用去离子水洗涤3次，以去掉水中溶解的纤维素；倒出上层清液，将较低浊度的沉淀层离心之后装入透析膜（分子量为12000‑14000）中，透析近一周，直至pH约为2.4；1.2氧化纤维素纳米晶的制备，其特征在于：取上述CNCs悬浮液100 mL，超声分散5 min；依次加入23 mg四甲基哌啶氧化物（TEMPO）和154 mg溴化钠（NaBr），再加入Na₂CO₃/NaHCO₃缓冲液以保持反应过程中溶液pH在10‑11 之间；将上述混合物搅拌1 h，使其充分混合；通过恒压分液漏斗缓慢滴加40 mL次氯酸钠溶液（NaClO），用0.5 M HCl调节pH，此时反应迅速发生；在50℃继续反应4 h，期间用0.1 M NaOH维持溶液pH；当反应结束后，加入5 mL甲醇中止反应，0.1 M HCl调节pH至中性；将获得的混合物离心，多次离心，收集上层浑浊的悬浮液；随后，装入透析袋中透析一周，直到溶液呈中性；将装有样品的透析袋直接浸泡在聚乙二醇溶液中，作进一步浓缩处理；1.3氧化碳纳米管的制备，其特征在于：称取1.0 g多壁碳纳米管（MWCNT）于三口烧瓶中，加入37.5 mL硫酸，超声处理30 min帮助分散；接着，加入12.5 mL硝酸，80℃下冷凝回流搅拌2 h；；待反应结束后，将溶液转移到烧杯中，静置过夜；倾析法小心倒去上层暗色液体，下层黑色残渣用高速离心机以的转速离心，多次离心，去除多余的酸液；离心液用大量蒸馏水洗涤，砂芯漏斗进行减压抽滤，所用滤膜为孔径为0.22μm的微孔膜，直至滤出液为pH为中性，收集膜上滤饼；将滤饼冷冻干燥12 h，研磨得到可溶性的氧化多壁碳纳米管；1.4介孔印迹纳米纤维素基碳纳米管吸附材料的制备，其特征在于：取上述制备得到的10 mL氧化CNCs，加入2.5 mg氧化碳纳米管；在低功率下超声，得到分散均匀的分散液；向分散液中依次加入5 mg葡萄糖，4 mg硝酸镝及0.2 mL正硅酸四乙酯（TEOs），在60℃反应2 h，得到黑色混合溶液；倒入直径为6 cm的聚四氟乙烯白盘中，室温条件下干造成膜；随后，将膜材料浸泡在氢氧化钠溶液；然后步骤（2）中薄膜转移至酸性洗脱液（V_乙酸：V_乙醇=1:9）中并在水浴条件下去除金属离子，最后用大量去离子水漂洗，并在空气下干燥，得到目标吸附材料。