一種碳納米管海綿基吸附材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳納米管海綿基吸附材料的制備方法，首先采用青蒿素類藥物作為納米銀的還原劑和保護(hù)劑還原納米銀，然后將碳納米管海綿浸漬在納米銀水溶液中超聲烘干，并重復(fù)3?5次浸漬?超聲?烘干的過程最終得到碳納米管海綿基吸附材料。本發(fā)明采用青蒿素類藥物作為納米銀的還原劑和保護(hù)劑，具有工藝簡單、原料來源廣泛、反應(yīng)溫和、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，并且制備得到的納米銀同時具有抗菌和抗瘧的雙重效果。重復(fù)3?5次浸漬?超聲?烘干的過程使得納米銀在活性炭上分布均勻、附著穩(wěn)定、不易脫落。本發(fā)明制備的碳納米管海綿基吸附材料在污水治理和空氣凈化領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種碳納米管海綿基吸附材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，特別涉及一種碳納米管海綿基吸附材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)、社會的快速發(fā)展，人口數(shù)量的不斷增長，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的加快推進(jìn)，水體污染、空氣污染事件頻發(fā)，給環(huán)境和人們的健康帶來了嚴(yán)重的損害。因此，污水治理和空氣凈化已經(jīng)成為一項(xiàng)刻不容緩的任務(wù)。
[0003]污染水體的治理技術(shù)有多種，其中吸附法因容易制備、成本低、吸附效果好而被大規(guī)模使用。常用的吸附材料有活性炭、殼聚糖等高分子吸附劑、微生物吸附劑、礦物類吸附劑等。活性炭的吸附性能易受吸附物分子的大小和極性影響，吸附速率隨著溫度的上升和污染物濃度的下降而降低;天然吸附材料具有價廉、無毒、易得等優(yōu)點(diǎn)，但是其吸附不可控，再生困難，使用受刮風(fēng)、降雨、降雪等自然條件的影響較大；高分子吸附材料的吸附性能易受其功能基團(tuán)、極性和結(jié)構(gòu)的影響(張帆，李菁，譚建華，王波，黃福.吸附法處理重金屬廢水的研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2013，11: 2749-2756;閆婧，代朝猛，周雪飛，張亞雷.碳納米管復(fù)合材料用于削減水環(huán)境中污染物的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報，2015,01:127-131;聶海瑜，沈甘霓，杜鳳沛，李向東.碳納米管對水體污染物吸附的研究進(jìn)展[J].西南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2015,03:326-330)ο
[0004]人的一生大約有80%以上的時間是在室內(nèi)度過的，因此室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞直接影響到人們的身體健康(吳利瑞，張藍(lán)心，于飛，陳君紅，馬杰.氨基化碳納米管/石墨烯氣凝膠對甲醛吸附研究[J].中國環(huán)境科學(xué)，2015，11:3251-3256)。隨著室外空氣污染的日益嚴(yán)重，加上許多室內(nèi)裝修和裝飾材料的污染以及大量化學(xué)用品進(jìn)入家庭日常生活，使得室內(nèi)空氣同樣不斷惡化。而空調(diào)的廣泛使用又使得室內(nèi)生存空間越來越趨于封閉，導(dǎo)致室內(nèi)空氣的自我凈化能力越來越差。人們呼吸了不新鮮的室內(nèi)空氣，有可能導(dǎo)致多種呼吸道疾病。隨著人們健康意識的增強(qiáng)和生活水平的提高，越發(fā)認(rèn)識到清潔空氣對人體健康的重要性。因此，空氣凈化器正逐漸走入家庭和各種辦公場所。在歐美發(fā)達(dá)國家，空氣凈化產(chǎn)品已經(jīng)普遍用于家居、辦公生活場所。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，空氣凈化器在美國的普及率達(dá)到27%，日本17%，歐洲42%，韓國70%，而中國卻不到I %。
[0005]目前，國內(nèi)外空氣凈化器普遍采用的凈化技術(shù)主要有:紫外線凈化、光觸媒凈化、等離子體凈化、過濾凈化、靜電集塵、吸附凈化、負(fù)離子凈化、臭氧凈化、分子絡(luò)合等方法。在這些空氣凈化技術(shù)中，使用吸附原理凈化空氣是一項(xiàng)歷史悠久的技術(shù)。活性炭是最常用的吸附劑，對室內(nèi)多種有害氣體都有一定的吸附作用，但它存在吸附量小、易飽和、易解吸等缺點(diǎn)，而且對室內(nèi)主要污染物甲醛吸附效果有限，并且不能殺菌。
[0006]納米銀具有優(yōu)良的傳熱性、導(dǎo)電性、表面活性和催化性能，在光學(xué)、催化、微電子、生物傳感、抗菌等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價值。傳統(tǒng)的納米銀的制備分為物理法和化學(xué)法。物理法對儀器設(shè)備要求較高，生產(chǎn)費(fèi)用昂貴?；瘜W(xué)法多采用水合肼、甲醛、多元醇、有機(jī)胺等做還原劑，雖然這些還原劑具有高活性，但對環(huán)境有害，并且制得的納米銀易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。
[0007]近年來，采用綠色、環(huán)保、高效和廉價的方法制備納米銀逐漸成為研究的熱點(diǎn)(柴春鏡，白紅娟.生物法合成納米銀材料的研究進(jìn)展[J].電鍍與環(huán)保，2011,02:4-7)。目前已采用的綠色還原劑主要包括:維生素、檸檬酸鈉、焦掊酸、對苯二酚、茶多酚、葡萄糖、果糖、蔗糖、植物及果皮提取物、微生物等。
[0008]青蒿素是從植物黃花蒿葉中提取的有過氧基團(tuán)的倍半萜內(nèi)酯藥物。以青蒿素類藥物為主的聯(lián)合療法已經(jīng)成為世界衛(wèi)生組織推薦的抗瘧疾標(biāo)準(zhǔn)療法。世界衛(wèi)生組織認(rèn)為，青蒿素聯(lián)合療法是目前治療瘧疾最有效的手段，也是抵抗瘧疾耐藥性效果最好的藥物，中國作為抗瘧藥物青蒿素的發(fā)現(xiàn)方及最大生產(chǎn)方，在全球抗擊瘧疾進(jìn)程中發(fā)揮了重要作用。尤其在瘧疾重災(zāi)區(qū)非洲，青蒿素已經(jīng)拯救了上百萬生命。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，自2000年起，撒哈拉以南非洲地區(qū)約2.4億人口受益于青蒿素聯(lián)合療法，約150萬人因該療法避免了瘧疾導(dǎo)致的死亡。2015年10月，中國女藥學(xué)家屠呦呦因創(chuàng)制新型抗瘧藥青蒿素和雙氫青蒿素的貢獻(xiàn)，與另外兩位科學(xué)家共享2015年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。這是中國生物醫(yī)學(xué)界迄今為止獲得的世界級最高級大獎。
[0009]青蒿素一個含過氧基團(tuán)的倍半萜內(nèi)酯化合物，分子式為C15H22O5，15個碳有7個是手性碳O分子量282.33,組分含量:C，63.81%，H，7.85%，O，28.33%，無色針狀晶體，味苦。在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和甲醇、乙醚及石油醚中可溶解，在水中幾乎不溶。熔點(diǎn):156-157°C(蔡博瑩.青蒿素的研究進(jìn)展[J].科學(xué)中國人，2015,35:55)。
[0010]碳納米管海綿是一種由多壁碳納米管無序堆積而成的三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，制備得到的塊體結(jié)構(gòu)尺寸可達(dá)厘米數(shù)量級。碳納米管海綿能夠彈性變形至各種形狀并可在空氣或液體中反復(fù)壓縮至大應(yīng)變而不發(fā)生塌陷。而處于致密化的碳納米管海綿一旦接觸油相溶液會立即膨脹為初始形態(tài)。碳納米管海綿能夠高度選擇性的吸附很多種溶劑和油相溶液并可反復(fù)利用，所吸附的溶劑容量為海綿自身重量的180倍，比活性炭的吸附量高了兩個數(shù)量級(趙雯琦.三維多孔碳納米管海綿復(fù)合材料的可控制備和性能研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2015;沈舞婷.核應(yīng)急廢水處理用普魯士藍(lán)/碳納米管海綿吸附材料及性能[D].南京航空航天大學(xué)，2014;王寵樂.碳納米管海綿/聚合物基復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制及性能研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，旨在提供一種碳納米管海綿基吸附材料的制備方法。
[0012]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
(1)配置l-100g/L的硝酸銀甲醇或者乙醇溶液，然后緩慢加入青蒿素類藥物，攪拌均勻，然后置于紫外燈下光照5-60min，得到納米銀膠體溶液，用乙醇清洗、離心、干燥處理后得到納米銀，然后配置成0.01-100g/L的納米銀水溶液待用；
(2)將碳納米管海綿浸漬在所述0.01-100g/L納米銀水溶液中超聲1min-1OOmin后取出烘干，其中所述碳納米管海綿與納米銀的質(zhì)量比為100:1-10:1;
(3)將步驟(2)重復(fù)3-5次得到碳納米管海綿基吸附材料。
[0013]作為一種優(yōu)選方案，所述青蒿素類藥物包括青蒿素及其衍生物。
[0014]作為一種優(yōu)選方案，所述青蒿素衍生物包括二氫青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥酯等。
[0015]作為一種優(yōu)選方案，所述青蒿素類藥物與硝酸銀的質(zhì)量比為10:1-1:1。
[0016]作為一種優(yōu)選方案，所述碳納米管海綿的平均管徑50nm，孔隙率98%。
[0017]本發(fā)明具有如下有益效果:
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
(1)采用青蒿素類藥物作為納米銀的還原劑和保護(hù)劑，具有工藝簡單、原料來源廣泛、反應(yīng)溫和、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，并且制備得到的納米銀同時具有抗菌和抗瘧的雙重效果；
(2)重復(fù)3-5次浸漬-超聲-烘干的過程使得納米銀在碳納米管海綿上分布均勻、附著穩(wěn)定、不易脫落；
(3)由于納米銀、碳納米管海綿基的協(xié)同作用，本發(fā)明制備得到的碳納米管海綿基吸附材料能夠有效地去除PM2.5、甲醛、病毒、細(xì)菌、螨蟲等在內(nèi)的多種空氣污染源和污水中的重金屬離子、染料等多種污染源。在污水治理和空氣凈化領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0019]實(shí)施例1:
將Ig硝酸銀溶解于1mL的甲醇中配置100g/L的硝酸銀溶液，然后緩慢加入2g青蒿素，攪拌均勻，然后置于波長365nm，功率50w的紫外燈下光照60min，得到納米銀膠體溶液，用乙醇清洗、離心、干燥處理后得到納米銀。
[0020]將0.1g納米銀溶解在1mL的去離子水中配置10g/L的納米銀水溶液，然后將Ig碳納米管海綿浸漬在所述10g/L納米銀水溶液中超聲1min后取出烘干，重復(fù)此過程3次最終得到碳納米管海綿基吸附材料。
[0021]實(shí)施例2:
將Ig硝酸銀溶解于1mL的甲醇中配置100g/L的硝酸銀溶液，然后緩慢加入5g 二氫青蒿素，攪拌均勻，然后置于波長365nm，功率50w的紫外燈下光照30min，得到納米銀膠體溶液，用乙醇清洗、離心、干燥處理后得到納米銀。
[0022]將0.1g納米銀溶解在1mL的去離子水中配置10g/L的納米銀水溶液，然后將5g碳納米管海綿浸漬在所述10g/L納米銀水溶液中超聲50min后取出烘干，重復(fù)此過程4次最終得到碳納米管海綿基吸附材料。
[0023]實(shí)施例3:
將Ig硝酸銀溶解于1mL的乙醇中配置100g/L的硝酸銀溶液，然后緩慢加入1g青蒿琥酯，攪拌均勻，然后置于波長365nm，功率50w的紫外燈下光照lOmin，得到納米銀膠體溶液，用乙醇清洗、離心、干燥處理后得到納米銀。
[0024]將0.1g納米銀溶解在1mL的去離子水中配置10g/L的納米銀水溶液，然后將1g碳納米管海綿浸漬在所述10g/L納米銀水溶液中超聲10min后取出烘干，重復(fù)此過程5次最終得到碳納米管海綿基吸附材料。
[0025]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳納米管海綿基吸附材料的制備方法，其特征在于: (1)配置Ι-lOOg/L的硝酸銀甲醇或者乙醇溶液，然后緩慢加入青蒿素類藥物，攪拌均勻，然后置于紫外燈下光照5-60min，得到納米銀膠體溶液，用乙醇清洗、離心、干燥處理后得到納米銀，然后配置成0.01-100g/L的納米銀水溶液待用； (2)將碳納米管海綿浸漬在所述0.01-100g/L納米銀水溶液中超聲1min-1OOmin后取出烘干，其中所述碳納米管海綿與納米銀的質(zhì)量比為100:1-10:1; (3)將步驟(2)重復(fù)3-5次得到碳納米管海綿基吸附材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管海綿基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述青蒿素類藥物包括青蒿素及其衍生物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管海綿基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述青蒿素衍生物包括二氫青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥酯等。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管海綿基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述青蒿素類藥物與硝酸銀的質(zhì)量比為10:1-1:1。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管海綿基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述紫外燈波長365nm，功率50wo6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管海綿基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述碳納米管海綿的平均管徑50nm，孔隙率98%。
【文檔編號】B01J20/30GK105833840SQ201610401471
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月10日
【發(fā)明人】林澤兵, 賀民強(qiáng), 周裕
【申請人】蘇州巨聯(lián)環(huán)?？蒲杏邢薰?br>