專利名稱：一種杯芳烴基納米功能材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，尤其涉及一種杯芳烴基納米功能材料的制備方法。
背景技術(shù)：
高分子載體負(fù)載活性基團(tuán)具有獨(dú)特的光學(xué)、電子或催化特性，被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)和分子生物技術(shù)等高新技術(shù)領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要求高分子載體具有高選擇性、易接近性和高催化活性。納米材料的出現(xiàn)為高分子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供了新的契機(jī)。納米微粒和枝狀高分子是應(yīng)用廣泛的新型高分子載體，已成為納米技術(shù)的重要組成之一。杯芳烴是一類由對(duì)位取代苯酚與甲醛縮合而成的環(huán)狀低聚體，通過改變杯芳烴的空腔大小和對(duì)杯芳烴進(jìn)行各種選擇性官能化，可以獲得多種對(duì)堿金屬離子、過渡金屬離子、重金屬離子等具有獨(dú)特吸附作用的高度選擇性的主體。通過杯芳烴共價(jià)鍵鍵合納米粒子表面的方法用于實(shí)現(xiàn)納米粒子官能化的方法很少報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種杯芳烴基納米功能材料的制備方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種表面含有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子的制備方法。
本發(fā)明采用表面含有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子與杯芳烴化學(xué)反應(yīng)，使納米粒子表面杯芳烴基官能化，從而制備出具有高選擇性和吸附容量的杯芳烴基納米功能材料，該杯芳烴基納米功能材料適用于液相色譜分離。
本發(fā)明的杯芳烴基納米功能材料的制備方法步驟如下步驟一將表面含有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子超聲分散在含有杯芳烴的乙腈溶液中，在90～96℃下攪拌反應(yīng)2～8小時(shí)；步驟二離心分離出納米粒子，用乙腈洗滌，在恒溫50～60℃下真空干燥24～48小時(shí)，得到杯芳烴基納米功能材料；所述含有杯芳烴的乙腈溶液中杯芳烴的濃度為0.1～0.3％；所述表面含有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子與含有杯芳烴的乙腈溶液的固液比為1∶50～1∶500克/毫升。
所述杯芳烴是杯[4]芳烴、杯[6]芳烴或杯[8]芳烴。
上述方法中使用的表面含有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子可通過以下方法制備得到(1)將納米碳粒子超聲分散在含有氰尿酰氯的無(wú)水有機(jī)溶劑中，在10～15℃下攪拌反應(yīng)24～48小時(shí)；(2)離心分離出納米碳粒子，用步驟(1)中的無(wú)水有機(jī)溶劑洗滌，在恒溫15℃下真空干燥24～48小時(shí)，得到表面含有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子；所述含有氰尿酰氯的無(wú)水有機(jī)溶劑中氰尿酰氯的質(zhì)量百分比濃度為0.5～45.0％；所述的納米碳粒子與含有氰尿酰氯的無(wú)水有機(jī)溶劑的固液比為1∶50～1∶500克/毫升。
所述無(wú)水有機(jī)溶劑為甲苯、乙醚或丙酮。
本發(fā)明方法制備的杯芳烴基納米功能材料的粒徑可采用透射電子顯微鏡測(cè)定，表面的功能團(tuán)可采用紅外光譜法確定，吸附容量可采用ICP-原子發(fā)射光譜法測(cè)定。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明方法制備的杯芳烴基納米功能材料對(duì)堿金屬離子和過渡金屬離子有較高的吸附容量，并且在不同酸度條件下可選擇吸附不同金屬離子，故本發(fā)明具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明方法制備的杯[6]芳烴基納米功能材料的透射電子顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。
實(shí)施例1將0.1g納米碳粒子超聲分散在5mL質(zhì)量百分比濃度為45.0％的氰尿酰氯的甲苯溶液中，在15℃下攪拌反應(yīng)24小時(shí)，離心分離出納米碳粒子，用甲苯洗滌，在恒溫15℃下真空干燥24小時(shí)，得到表面具有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子。
將0.1g上述制得的表面含酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子超聲分散在5mL含有0.3％杯[6]芳烴的乙腈溶液中，在96℃下攪拌反應(yīng)2小時(shí)，離心分離出納米粒子，用乙腈洗滌，在恒溫50℃下真空干燥48小時(shí)，得到所需的杯[6]芳烴基納米功能材料。
上述方法制備的杯芳烴基納米功能材料的粒徑采用透射電子顯微鏡測(cè)定，其結(jié)果如圖1所示。圖1結(jié)果表明杯[6]芳烴基納米功能材料的粒徑為4～6nm。
實(shí)施例2將0.1g納米碳粒子超聲分散在50mL質(zhì)量百分比濃度為0.5％的氰尿酰氯的丙酮溶液中，在10℃下攪拌反應(yīng)48小時(shí)，離心分離出納米碳粒子，用丙酮洗滌，在恒溫15℃下真空干燥36小時(shí)，得到表面具有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子。
將0.1g上述制得的表面含酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子超聲分散在20mL含有0.1％杯[8]芳烴的乙腈溶液中，在90℃下攪拌反應(yīng)8小時(shí)，離心分離出納米粒子，用乙腈洗滌，在恒溫55℃真空干燥35小時(shí)，得到所需的杯[8]芳烴基納米功能材料。
上述方法制備的杯芳烴基納米功能材料表面的功能團(tuán)采用紅外光譜法測(cè)定，其紅外光譜結(jié)果顯示2961.5cm-1、2929.4cm-1和2847.1cm-1等吸收峰為飽和CH的伸縮振動(dòng)吸收峰；1599.2cm-1、1577.6cm-1和1487.6cm-1等吸收峰為苯環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰；1477.9cm-1和1384.9cm-1等吸收峰為CH2和CH3彎曲振動(dòng)峰；809.9cm-1吸收峰為對(duì)苯二取代峰特征吸收峰。結(jié)果與杯[8]芳烴和納米碳的紅外光譜圖相比，可得出在納米粒子的表面具有杯[8]芳烴功能團(tuán)。
實(shí)施例3將0.1g納米碳粒子超聲分散在20mL質(zhì)量百分比濃度為10％的氰尿酰氯的乙醚溶液中，在12℃下攪拌反應(yīng)38小時(shí)，離心分離出納米碳粒子，用乙醚洗滌，在恒溫15℃真空干燥48小時(shí)，得到表面具有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子。
將0.1g上述制得的表面含酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子超聲分散在15mL含有0.2％杯[4]芳烴的乙腈溶液中，在93℃下攪拌反應(yīng)6小時(shí)，離心分離出納米粒子，用乙腈洗滌，在恒溫60℃真空干燥24小時(shí)，得到所需的杯[4]芳烴基納米功能材料。
所得到的杯[4]芳烴基納米功能材料的吸附容量的測(cè)定選用Na+、K+、Cs+、Co2+、Cu2+、Zn2+和Ni2+測(cè)定，實(shí)驗(yàn)方法如下分別用50mL，0.1M的Na+、K+、Cs+、Co2+、Cu2+、Zn2+和Ni2+溶液平衡0.1g杯[4]芳烴基納米功能材料15分鐘，過濾吸附金屬離子的杯[4]芳烴基納米功能材料，并用無(wú)離子水洗滌兩次。濾液和洗滌液回收于250mL容量瓶，并用無(wú)離子水稀釋至刻度。未配合的金屬離子采用ICP-原子發(fā)射光譜法測(cè)定。通過計(jì)算未配合金屬離子的量可推算出杯[4]芳烴基納米功能材料的吸附容量(mmol/g)，其結(jié)果如表1所示表1.杯芳烴基納米功能材料對(duì)離子的吸附容量

表1說明杯芳烴基納米功能材料對(duì)堿金屬離子和過渡金屬離子有較高的吸附容量。
權(quán)利要求
1.一種杯芳烴基納米功能材料的制備方法，其特征在于步驟如下步驟一將表面含有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子超聲分散在含有杯芳烴的乙腈溶液中，在90～96℃下攪拌反應(yīng)2～8小時(shí)；步驟二離心分離出納米粒子，用乙腈洗滌，在恒溫50～60℃下真空干燥24～48小時(shí)，得到杯芳烴基納米功能材料；所述含有杯芳烴的乙腈溶液中杯芳烴的濃度為0.1～0.3％；所述表面含有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子與含有杯芳烴的乙腈溶液的固液比為1∶50～1∶500克/毫升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的杯芳烴基納米功能材料的制備方法，其特征在于所述杯芳烴是杯[4]芳烴、杯[6]芳烴或杯[8]芳烴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的杯芳烴基納米功能材料的制備方法，其特征在于步驟一中所述的表面含有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子制備方法如下(1)將納米碳粒子超聲分散在含有氰尿酰氯的無(wú)水有機(jī)溶劑中，在10～15℃下攪拌反應(yīng)24～48小時(shí)；(2)離心分離出納米碳粒子，用步驟(1)中的無(wú)水有機(jī)溶劑洗滌，在恒溫15℃下真空干燥24～48小時(shí)，得到表面含有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子；所述含有氰尿酰氯的無(wú)水有機(jī)溶劑中氰尿酰氯的質(zhì)量百分比濃度為0.5～45.0％；所述的納米碳粒子與含有氰尿酰氯的無(wú)水有機(jī)溶劑的固液比為1∶50～1∶500克/毫升。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的杯芳烴基納米功能材料的制備方法，其特征在于所述無(wú)水有機(jī)溶劑為甲苯、乙醚或丙酮。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種杯芳烴基納米功能材料的制備方法，將表面含有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子超聲分散在含有杯芳烴的乙腈溶液中，在90～96℃下攪拌反應(yīng)2～8小時(shí)；離心分離出納米粒子，用乙腈洗滌，在恒溫50～60℃下真空干燥24～48小時(shí)，得到杯芳烴基納米功能材料。本發(fā)明采用表面含有酰氯基官能團(tuán)的納米碳粒子與杯芳烴化學(xué)反應(yīng)，使納米粒子表面杯芳烴基官能化，從而制備出具有高選擇性和吸附容量的杯芳烴基納米功能材料。本發(fā)明方法制備的杯芳烴基納米功能材料對(duì)堿金屬離子和過渡金屬離子有較高的吸附容量，并且在不同酸度條件下可選擇吸附不同金屬離子，適用于液相色譜分離。
文檔編號(hào)B82B3/00GK1903712SQ20061003686
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2006年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者安小寧 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)