CN111495321B - 一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料及其制法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及吸附材料技术领域，且公开了一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料，包括以下配方原料及组分：二茂铁‑三聚氰胺共聚物、甲醛、间苯二酚、交联剂、催化剂、致孔剂、端氨基超支化聚合物。该一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料，三维树脂状超支化聚合物、酚醛树脂和二茂铁‑三聚氰胺共聚物三者交联聚合，二茂铁‑三聚氰胺均匀分散和附着在三维多孔超支化聚合物的基体中，高温热裂解成比表面积巨大、孔隙结构丰富的多孔碳材料，二茂铁热裂解为磁性铁纳米颗粒，多孔碳材料均匀包覆住磁性铁纳米颗粒，两者结合紧密，铁纳米颗粒很难从多孔碳材料中分离，分散均匀的纳米铁增强了多孔碳材料的磁性和吸附性能。

Description

一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料及其制法
技术领域
本发明涉及吸附材料技术领域，具体为一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料及其制法。
背景技术
我国是一个严重缺水的国家，淡水资源人均占有量不到世界人均水量的四分之一，有三分之二的城市存在供水不足和缺水的问题，缺水量为70亿立方米左右，其中缺水比较严重的城市有一百多个，同时自然水体环境受到严重污染，污染物主要来源于未经处理而排放的工业废水、生活污水和农业污水，污染物主要有无机污染物，如酸、碱、盐包括铜、镉、汞等重金属离子和化合物；以及有机污染物，如碳水化合物、蛋白质和油脂等天然有机物、以及溶剂、染料、涂料等，对水资源生态环境以及居民的身体健康造成了严重的危害。
目前对于污水处理的主要方法有化学沉淀法、化学中和法、物理吸附法、物理絮凝法等，多孔材料是由相互贯通或封用的孔隙构成网络结构的材料，具有相对密度低、强度髙、比表面积大等优点，广泛用于吸附和分离、离子交换、能源存储和转换等领域，为了通过多孔碳材料的吸附性能和可回收性，可以在多孔碳材料中加入磁性物质如铁氧体、四氧化三铁、铁纳米颗粒等，但是传统的磁性多孔碳吸附材料，通常试是将由磁性物质和多孔碳材料，通过物理掺杂和机械共混等手段进行复合，导致磁性物质和多孔碳材料结合不牢固，很容易出现相分离，大大降低了吸附材料的磁性和吸附性能。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料及其制法，解决了磁性物质和多孔碳材料结合不牢固，容易出现相分离的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：8-15份二茂铁-三聚氰胺共聚物、22-28份甲醛、36-62份间苯二酚、4-7份交联剂、1-3份催化剂、1-5份致孔剂、2-6份端氨基超支化聚合物。
优选的，所述交联剂为乌洛托品，催化剂为磷酸，致孔剂为甲苯。
优选的，所述二茂铁-三聚氰胺共聚物制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入硫酸溶液和甲醇溶剂，再加入三聚氰胺搅拌溶解，置于低温恒温仪中，在0-5℃下加入亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛，匀速搅拌反应30-40h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到二茂铁-三聚氰胺共聚物。
优选的，所述硫酸、三聚氰胺、亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛的物质的量比为40-50:8-12:16-20:1:3-5。
优选的，所述低温恒温仪包括反应釜体、反应釜体的左上侧固定连接有进料管、进料管活动连接有进料阀门、进料管上方固定连接有均混室、反应釜体的下方固定连接有出料管，出料管与出料阀门活动连接，反应釜体左侧与进气管固定连接，进气管活动连接有进气阀，进气管的下端与气泵固定连接，反应釜体的右上方与雾化管固定连接，雾化管与雾化阀活动连接，雾化管的一端固定连接有雾化泵，反应釜体的上方固定连接有搅拌装置，搅拌装置活动连接有搅拌轴，搅拌轴与滑轨固定连接，滑轨活动连接有导轮，导轮与搅拌扇片固定连接。
优选的，所述端氨基超支化聚合物制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶通入氮气并加入甲醇溶剂和乙二胺，在0-5℃中缓慢滴加加入丙烯酸甲酯，升温至30-40℃，匀速搅拌反应35-45h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，制备得到中间体产物。
(2)将中间体产物溶解在甲醇溶剂中，置于冰水浴中滴加乙二胺，在氮气氛围中，升温至35-45℃，匀速搅拌反应40-60h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，并充分干燥，制备得到端氨基超支化聚合物。
优选的，所述乙二胺和丙烯酸甲酯的质量比为1:3-4。
优选的，所述中间体产物和乙二胺质量比为1:4-6。
优选的，所述磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，加入8-15份二茂铁-三聚氰胺共聚物和2-6份端氨基超支化聚合物，搅拌均匀后再加入22-28份甲醛、36-62份间苯二酚和4-7份交联剂乌洛托品，将反应瓶置于油浴锅中，加热至90-120℃，匀速搅拌反应6-10h，将溶液冷却至60-80℃，加入1-3份催化剂磷酸和1-5份致孔剂甲苯，进行高速乳化过程，将乳液真空干燥除去溶剂，混合产物使用乙醚溶剂进行离心洗涤，产物气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2-8℃/min，在580-640℃下保温煅烧2-4h，制备得到磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料，以戊二醛为交联剂，与三聚氰胺的氨基和1,1-二氨基二茂铁的氨基反应，通过缩合反应结合形成二茂铁-三聚氰胺共聚物，再以乙二胺和丙烯酸甲酯为单体制备得到树脂状三维网络结构的超支化聚合物，通过原位聚合法，甲醛和间苯二酚反应得到酚醛树脂，以乌洛托品为交联剂，超支化聚合物、酚醛树脂和二茂铁-三聚氰胺共聚物三者交联聚合，使二茂铁-三聚氰胺共聚物均匀分散在共聚物的基体中，再以磷酸为催化剂，甲苯为致孔剂，得到三维多孔超支化聚合物，二茂铁均匀附着在三维多孔超支化聚合物的基体中。
该一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料，通过高温热裂解，三维多孔超支化聚合物炭化成比表面积巨大、孔隙结构非常丰富的多孔碳材料，二茂铁在多孔碳材料的基体中热裂解为磁性铁纳米颗粒，使多孔碳材料均匀和完全包覆住磁性铁纳米颗粒，两者结合紧密，铁纳米颗粒很难从多孔碳材料中分离，并且分散均匀的纳米铁大大增强了多孔碳材料的磁性和吸附性能。
附图说明
图1是低温恒温仪正面示意图；
图2是搅拌扇片放大示意图；
图3是搅拌扇片调节示意图。
1、反应釜体；2、进料管；3、进料阀门；4、均混室；5、出料管；6、出料阀门；7、进气管；8、进气阀；9、气泵；10、雾化管；11、雾化阀；12雾化泵；13、搅拌装置；14、搅拌轴，；15、滑轨；16、导轮；17搅拌扇片。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：8-15份二茂铁-三聚氰胺共聚物、22-28份甲醛、36-62份间苯二酚、4-7份交联剂、1-3份催化剂、1-5份致孔剂、2-6份端氨基超支化聚合物，交联剂为乌洛托品，催化剂为磷酸，致孔剂为甲苯。
二茂铁-三聚氰胺共聚物制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入硫酸溶液和甲醇溶剂，再加入三聚氰胺搅拌溶解，置于低温恒温仪中，低温恒温仪包括反应釜体、反应釜体的左上侧固定连接有进料管、进料管活动连接有进料阀门、进料管上方固定连接有均混室、反应釜体的下方固定连接有出料管，出料管与出料阀门活动连接，反应釜体左侧与进气管固定连接，进气管活动连接有进气阀，进气管的下端与气泵固定连接，反应釜体的右上方与雾化管固定连接，雾化管与雾化阀活动连接，雾化管的一端固定连接有雾化泵，反应釜体的上方固定连接有搅拌装置，搅拌装置活动连接有搅拌轴，搅拌轴与滑轨固定连接，滑轨活动连接有导轮，导轮与搅拌扇片固定连接，在0-5℃下加入亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛，其中硫酸、三聚氰胺、亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛的物质的量比为40-50:8-12:16-20:1:3-5，匀速搅拌反应30-40h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到二茂铁-三聚氰胺共聚物。
端氨基超支化聚合物制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶通入氮气并加入甲醇溶剂和乙二胺，在0-5℃中缓慢滴加加入丙烯酸甲酯，两者质量比为1:3-4，升温至30-40℃，匀速搅拌反应35-45h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，制备得到中间体产物。
(2)将中间体产物溶解在甲醇溶剂中，置于冰水浴中滴加乙二胺，两者质量比为1:4-6，在氮气氛围中，升温至35-45℃，匀速搅拌反应40-60h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，并充分干燥，制备得到端氨基超支化聚合物。
磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，加入8-15份二茂铁-三聚氰胺共聚物和2-6份端氨基超支化聚合物，搅拌均匀后再加入22-28份甲醛、36-62份间苯二酚和4-7份交联剂乌洛托品，将反应瓶置于油浴锅中，加热至90-120℃，匀速搅拌反应6-10h，将溶液冷却至60-80℃，加入1-3份催化剂磷酸和1-5份致孔剂甲苯，进行高速乳化过程，将乳液真空干燥除去溶剂，混合产物使用乙醚溶剂进行离心洗涤，产物气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2-8℃/min，在580-640℃下保温煅烧2-4h，制备得到磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料。
实施例1
(1)制备二茂铁-三聚氰胺共聚物组分1：向反应瓶中加入硫酸溶液和甲醇溶剂，再加入三聚氰胺搅拌溶解，置于低温恒温仪中，低温恒温仪包括反应釜体、反应釜体的左上侧固定连接有进料管、进料管活动连接有进料阀门、进料管上方固定连接有均混室、反应釜体的下方固定连接有出料管，出料管与出料阀门活动连接，反应釜体左侧与进气管固定连接，进气管活动连接有进气阀，进气管的下端与气泵固定连接，反应釜体的右上方与雾化管固定连接，雾化管与雾化阀活动连接，雾化管的一端固定连接有雾化泵，反应釜体的上方固定连接有搅拌装置，搅拌装置活动连接有搅拌轴，搅拌轴与滑轨固定连接，滑轨活动连接有导轮，导轮与搅拌扇片固定连接，在5℃下加入亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛，其中硫酸、三聚氰胺、亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛的物质的量比为40:8:16:1:3，匀速搅拌反应30h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到二茂铁-三聚氰胺共聚物组分1。
(2)制备端氨基超支化聚合物组分1：向反应瓶通入氮气并加入甲醇溶剂和乙二胺，在5℃中缓慢滴加加入丙烯酸甲酯，两者质量比为1:3，升温至30℃，匀速搅拌反应35h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，制备得到中间体产物，将中间体产物溶解在甲醇溶剂中，置于冰水浴中滴加乙二胺，两者质量比为1:4，在氮气氛围中，升温至35℃，匀速搅拌反应40h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，并充分干燥，制备得到端氨基超支化聚合物组分1。
(3)制备磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料1：向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，加入8份二茂铁-三聚氰胺共聚物组分1和2份端氨基超支化聚合物组分1，搅拌均匀后再加入22份甲醛、62份间苯二酚和4份交联剂乌洛托品，将反应瓶置于油浴锅中，加热至90℃，匀速搅拌反应6h，将溶液冷却至60℃，加入1份催化剂磷酸和1份致孔剂甲苯，进行高速乳化过程，将乳液真空干燥除去溶剂，混合产物使用乙醚溶剂进行离心洗涤，产物气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2℃/min，在580℃下保温煅烧2h，制备得到磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料1。
实施例2
(1)制备二茂铁-三聚氰胺共聚物组分2：向反应瓶中加入硫酸溶液和甲醇溶剂，再加入三聚氰胺搅拌溶解，置于低温恒温仪中，低温恒温仪包括反应釜体、反应釜体的左上侧固定连接有进料管、进料管活动连接有进料阀门、进料管上方固定连接有均混室、反应釜体的下方固定连接有出料管，出料管与出料阀门活动连接，反应釜体左侧与进气管固定连接，进气管活动连接有进气阀，进气管的下端与气泵固定连接，反应釜体的右上方与雾化管固定连接，雾化管与雾化阀活动连接，雾化管的一端固定连接有雾化泵，反应釜体的上方固定连接有搅拌装置，搅拌装置活动连接有搅拌轴，搅拌轴与滑轨固定连接，滑轨活动连接有导轮，导轮与搅拌扇片固定连接，在5℃下加入亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛，其中硫酸、三聚氰胺、亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛的物质的量比为50:8:20:1:3，匀速搅拌反应40h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到二茂铁-三聚氰胺共聚物组分2。
(2)制备端氨基超支化聚合物组分2：向反应瓶通入氮气并加入甲醇溶剂和乙二胺，在0℃中缓慢滴加加入丙烯酸甲酯，两者质量比为1:3，升温至40℃，匀速搅拌反应45h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，制备得到中间体产物，将中间体产物溶解在甲醇溶剂中，置于冰水浴中滴加乙二胺，两者质量比为1:6，在氮气氛围中，升温至35℃，匀速搅拌反应60h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，并充分干燥，制备得到端氨基超支化聚合物组分2。
(3)制备磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料2：向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，加入9.5份二茂铁-三聚氰胺共聚物组分2和3份端氨基超支化聚合物组分2，搅拌均匀后再加入23.5份甲醛、54.5份间苯二酚和5份交联剂乌洛托品，将反应瓶置于油浴锅中，加热至120℃，匀速搅拌反应8h，将溶液冷却至80℃，加入1.5份催化剂磷酸和2份致孔剂甲苯，进行高速乳化过程，将乳液真空干燥除去溶剂，混合产物使用乙醚溶剂进行离心洗涤，产物气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2℃/min，在640℃下保温煅烧3h，制备得到磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料2。
实施例3
(1)制备二茂铁-三聚氰胺共聚物组分3：向反应瓶中加入硫酸溶液和甲醇溶剂，再加入三聚氰胺搅拌溶解，置于低温恒温仪中，低温恒温仪包括反应釜体、反应釜体的左上侧固定连接有进料管、进料管活动连接有进料阀门、进料管上方固定连接有均混室、反应釜体的下方固定连接有出料管，出料管与出料阀门活动连接，反应釜体左侧与进气管固定连接，进气管活动连接有进气阀，进气管的下端与气泵固定连接，反应釜体的右上方与雾化管固定连接，雾化管与雾化阀活动连接，雾化管的一端固定连接有雾化泵，反应釜体的上方固定连接有搅拌装置，搅拌装置活动连接有搅拌轴，搅拌轴与滑轨固定连接，滑轨活动连接有导轮，导轮与搅拌扇片固定连接，在2℃下加入亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛，其中硫酸、三聚氰胺、亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛的物质的量比为45:10:18:1:4，匀速搅拌反应35h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到二茂铁-三聚氰胺共聚物组分3。
(2)制备端氨基超支化聚合物组分3：向反应瓶通入氮气并加入甲醇溶剂和乙二胺，在2℃中缓慢滴加加入丙烯酸甲酯，两者质量比为1:3.5，升温至35℃，匀速搅拌反应40h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，制备得到中间体产物，将中间体产物溶解在甲醇溶剂中，置于冰水浴中滴加乙二胺，两者质量比为1:5，在氮气氛围中，升温至40℃，匀速搅拌反应50h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，并充分干燥，制备得到端氨基超支化聚合物组分3。
(3)制备磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料3：向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，加入11份二茂铁-三聚氰胺共聚物组分3和4份端氨基超支化聚合物组分3，搅拌均匀后再加入25份甲醛、49.5份间苯二酚和5.5份交联剂乌洛托品，将反应瓶置于油浴锅中，加热至110℃，匀速搅拌反应8h，将溶液冷却至70℃，加入2份催化剂磷酸和3份致孔剂甲苯，进行高速乳化过程，将乳液真空干燥除去溶剂，混合产物使用乙醚溶剂进行离心洗涤，产物气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为5℃/min，在620℃下保温煅烧3h，制备得到磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料3。
实施例4
(1)制备二茂铁-三聚氰胺共聚物组分4：向反应瓶中加入硫酸溶液和甲醇溶剂，再加入三聚氰胺搅拌溶解，置于低温恒温仪中，低温恒温仪包括反应釜体、反应釜体的左上侧固定连接有进料管、进料管活动连接有进料阀门、进料管上方固定连接有均混室、反应釜体的下方固定连接有出料管，出料管与出料阀门活动连接，反应釜体左侧与进气管固定连接，进气管活动连接有进气阀，进气管的下端与气泵固定连接，反应釜体的右上方与雾化管固定连接，雾化管与雾化阀活动连接，雾化管的一端固定连接有雾化泵，反应釜体的上方固定连接有搅拌装置，搅拌装置活动连接有搅拌轴，搅拌轴与滑轨固定连接，滑轨活动连接有导轮，导轮与搅拌扇片固定连接，在5℃下加入亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛，其中硫酸、三聚氰胺、亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛的物质的量比为50:12:20:1:3，匀速搅拌反应35h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到二茂铁-三聚氰胺共聚物组分4。
(2)制备端氨基超支化聚合物组分4：向反应瓶通入氮气并加入甲醇溶剂和乙二胺，在5℃中缓慢滴加加入丙烯酸甲酯，两者质量比为1:3，升温至40℃，匀速搅拌反应45h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，制备得到中间体产物，将中间体产物溶解在甲醇溶剂中，置于冰水浴中滴加乙二胺，两者质量比为1:6，在氮气氛围中，升温至45℃，匀速搅拌反应40h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，并充分干燥，制备得到端氨基超支化聚合物组分4。
(3)制备磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料4：向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，加入13.5份二茂铁-三聚氰胺共聚物组分4和5份端氨基超支化聚合物组分4，搅拌均匀后再加入27份甲醛、42份间苯二酚和6份交联剂乌洛托品，将反应瓶置于油浴锅中，加热至90℃，匀速搅拌反应10h，将溶液冷却至80℃，加入2.5份催化剂磷酸和4份致孔剂甲苯，进行高速乳化过程，将乳液真空干燥除去溶剂，混合产物使用乙醚溶剂进行离心洗涤，产物气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为8℃/min，在580℃下保温煅烧2h，制备得到磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料4。
实施例5
(1)制备二茂铁-三聚氰胺共聚物组分5：向反应瓶中加入硫酸溶液和甲醇溶剂，再加入三聚氰胺搅拌溶解，置于低温恒温仪中，低温恒温仪包括反应釜体、反应釜体的左上侧固定连接有进料管、进料管活动连接有进料阀门、进料管上方固定连接有均混室、反应釜体的下方固定连接有出料管，出料管与出料阀门活动连接，反应釜体左侧与进气管固定连接，进气管活动连接有进气阀，进气管的下端与气泵固定连接，反应釜体的右上方与雾化管固定连接，雾化管与雾化阀活动连接，雾化管的一端固定连接有雾化泵，反应釜体的上方固定连接有搅拌装置，搅拌装置活动连接有搅拌轴，搅拌轴与滑轨固定连接，滑轨活动连接有导轮，导轮与搅拌扇片固定连接，在0℃下加入亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛，其中硫酸、三聚氰胺、亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛的物质的量比为50:12:20:1:5，匀速搅拌反应40h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到二茂铁-三聚氰胺共聚物组分5。
(2)制备端氨基超支化聚合物组分5：向反应瓶通入氮气并加入甲醇溶剂和乙二胺，在0℃中缓慢滴加加入丙烯酸甲酯，两者质量比为1:4，升温至40℃，匀速搅拌反应45h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，制备得到中间体产物，将中间体产物溶解在甲醇溶剂中，置于冰水浴中滴加乙二胺，两者质量比为1:6，在氮气氛围中，升温至45℃，匀速搅拌反应60h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醚溶剂离心分离除去杂质，并充分干燥，制备得到端氨基超支化聚合物组分5。
(3)制备磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料5：向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，加入15份二茂铁-三聚氰胺共聚物组分5和6份端氨基超支化聚合物组分5，搅拌均匀后再加入28份甲醛、36份间苯二酚和7份交联剂乌洛托品，将反应瓶置于油浴锅中，加热至120℃，匀速搅拌反应10h，将溶液冷却至80℃，加入3份催化剂磷酸和5份致孔剂甲苯，进行高速乳化过程，将乳液真空干燥除去溶剂，混合产物使用乙醚溶剂进行离心洗涤，产物气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为8℃/min，在640℃下保温煅烧4h，制备得到磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料5。
综上所述，该一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料，以戊二醛为交联剂，与三聚氰胺的氨基和1,1-二氨基二茂铁的氨基反应，通过缩合反应结合形成二茂铁-三聚氰胺共聚物，再以乙二胺和丙烯酸甲酯为单体制备得到树脂状三维网络结构的超支化聚合物，通过原位聚合法，甲醛和间苯二酚反应得到酚醛树脂，以乌洛托品为交联剂，超支化聚合物、酚醛树脂和二茂铁-三聚氰胺共聚物三者交联聚合，使二茂铁-三聚氰胺共聚物均匀分散在共聚物的基体中，再以磷酸为催化剂，甲苯为致孔剂，得到三维多孔超支化聚合物，二茂铁均匀附着在三维多孔超支化聚合物的基体中。
通过高温热裂解，三维多孔超支化聚合物炭化成比表面积巨大、孔隙结构非常丰富的多孔碳材料，二茂铁在多孔碳材料的基体中热裂解为磁性铁纳米颗粒，使多孔碳材料均匀和完全包覆住磁性铁纳米颗粒，两者结合紧密，铁纳米颗粒很难从多孔碳材料中分离，并且分散均匀的纳米铁大大增强了多孔碳材料的磁性和吸附性能。

Claims (6)

1.一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：8-15份二茂铁-三聚氰胺共聚物、22-28份甲醛、36-62份间苯二酚、4-7份交联剂、1-3份催化剂、1-5份致孔剂、2-6份端氨基超支化聚合物；
所述二茂铁-三聚氰胺共聚物制备方法包括以下步骤：向硫酸溶液和甲醇溶剂混合溶剂中加入三聚氰胺搅拌溶解，置于低温恒温仪中，在0-5℃下加入亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛，反应30-40h，过滤、洗涤并充分干燥，制备得到二茂铁-三聚氰胺共聚物；
所述端氨基超支化聚合物制备方法包括以下步骤：（1）向甲醇溶剂中加入乙二胺，在氮气氛围下，0-5℃中滴加丙烯酸甲酯，升温至30-40℃，反应35-45h，将溶液除去溶剂、离心洗涤，制备得到中间体产物；（2）将中间体产物溶解在甲醇溶剂中，置于冰水浴中滴加乙二胺，在氮气氛围中，升温至35-45℃，反应40-60h，减压蒸馏除去溶剂，离心洗涤并干燥，制备得到端氨基超支化聚合物；
所述磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料制备方法包括以下步骤：向乙醇和蒸馏水混合溶剂中加入8-15份二茂铁-三聚氰胺共聚物、2-6份端氨基超支化聚合物、22-28份甲醛、36-62份间苯二酚和4-7份交联剂乌洛托品，加热至90-120℃，反应6-10h，温度降至60-80℃，加入1-3份催化剂磷酸和1-5份致孔剂甲苯，高速乳化后将乳液除去溶剂并离心洗涤，产物气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2-8℃/min，在580-640℃下保温煅烧2-4h，制备得到磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料。
2.根据权利要求1所述的一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料，其特征在于：所述交联剂为乌洛托品，催化剂为磷酸，致孔剂为甲苯。
3.根据权利要求2所述的一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料，其特征在于：所述硫酸、三聚氰胺、亚硝酸钠、1,1-二氨基二茂铁和戊二醛的物质的量比为40-50:8-12:16-20:1:3-5。
4.根据权利要求3所述的一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料，其特征在于：所述低温恒温仪包括反应釜体、反应釜体的左上侧固定连接有进料管、进料管活动连接有进料阀门、进料管上方固定连接有均混室、反应釜体的下方固定连接有出料管，出料管与出料阀门活动连接，反应釜体左侧与进气管固定连接，进气管活动连接有进气阀，进气管的下端与气泵固定连接，反应釜体的右上方与雾化管固定连接，雾化管与雾化阀活动连接，雾化管的一端固定连接有雾化泵，反应釜体的上方固定连接有搅拌装置，搅拌装置活动连接有搅拌轴，搅拌轴与滑轨固定连接，滑轨活动连接有导轮，导轮与搅拌扇片固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料，其特征在于：所述乙二胺和丙烯酸甲酯的质量比为1:3-4。
6.根据权利要求5所述的一种磁性超支化聚合物基多孔碳吸附材料，其特征在于：所述中间体产物和乙二胺质量比为1:4-6。
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