一种FeP掺杂的聚三嗪碳材料及其制备方法和在选择性电容去离子电极中的应用技术

本发明专利技术公开了一种FeP掺杂的聚三嗪碳材料及其制备方法和在选择性电容去离子电极中的应用，FeP掺杂的聚三嗪碳材料的制备方法包括以下步骤：将水与2,6

【技术实现步骤摘要】
一种FeP掺杂的聚三嗪碳材料及其制备方法和在选择性电容去离子电极中的应用


[0001]本专利技术涉及材料
，具体涉及一种FeP掺杂的聚三嗪碳材料及其制备方法和在选择性电容去离子电极中的应用。

技术介绍

[0002]含铜废水是冶金、电子等行业产生的废水，主要包括印制电路板蚀刻废水、电镀废水等。重金属铜离子的排放对水体和土壤危害极大。铜是人体必需的微量元素之一，但如果铜在人体内超标，将对人体器官造成负担，尤其是肝脏和胆囊。含铜废水直接排放不仅污染环境，而且浪费资源。因此，有必要对含铜废水进行处理，通过技术手段回收铜，并在水质达标后排放。常见方法包括浓缩法、萃取法、吸附法以及超声降解法，此类传统的分离净化方法能耗大，效率低且选择性不高。
[0003]公开号为CN115285950A的中国专利申请文献公开了一种聚三嗪碳材料的制备方法，包括以下步骤：将硫酸溶液加入水中搅拌均匀，然后加入2，6
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二氨基吡啶和过渡金属路易斯酸搅拌至溶解，再加入甲醛，常温搅拌后离心浓缩，转移至高压釜反应，反应完成后升温继续反应，离心，烘干，得到半成品；将半成品在氮气保护下升温煅烧，用盐酸溶液清洗，然后放水中索氏提取，烘干，得到聚三嗪碳材料。通过其可制备成CDI电极材料，进而处理含重金属离子的污染水，达到对特殊重金属离子的选择性吸
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脱附。相较于传统的电极材料氮掺杂的碳，其制备成的CDI电极材料绿色、高效、低碳、可持续，在应对资源短缺、能源危机和环境恶化等重大挑战方面发挥了重要的作用；但是其中掺杂的金属，是单原子级别的，尺寸小且含量很低(原子含量低于0.5％)。材料在合成过程中，金属含量不好控制。同时，其制备的CDI电极材料对Mn
2+
具有明显的选择性吸附，且吸附量大，但是其对Cu
2+
的选择性吸附性能欠佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于提供了一种FeP掺杂的聚三嗪碳材料及其制备方法，用其制成的电容去离子电极对Cu
2+
具有优异的选择性吸附性能。
[0005]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
[0006]一种FeP掺杂的聚三嗪碳材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将水与2,6
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二氨基吡啶混合溶解，加入甲醛，常温搅拌至溶液变灰，加入植酸后继续搅拌反应，反应结束后固液分离、干燥得到中间样品；
[0008]S2、将中间样品和硝酸铁在甲醇中搅拌，干燥后在氮气保护下进行煅烧，将得到的产物提纯、干燥得到所述FeP掺杂的聚三嗪碳材料。
[0009]优选地，在S1中，所述甲醛以质量分数为30％的福尔马林溶液加入；所述2,6
‑
二氨基吡啶、30％的福尔马林溶液、植酸的质量体积比为300mg：450μL：1
‑
2ml。
[0010]优选地，在S1中，加入植酸后继续搅拌反应的时间为20
‑
30h。
[0011]优选地，在S1中，加入植酸后继续搅拌反应的时间为24h。
[0012]优选地，在S2中，所述中间样品和硝酸铁的质量比为6
‑
20：1。
[0013]优选地，在S2中，所述中间样品和硝酸铁的质量比为12
‑
15：1。
[0014]优选地，在S2中，所述中间样品和硝酸铁的质量比为15：1。
[0015]优选地，在S2中，所述搅拌的时间为20
‑
30h。
[0016]优选地，在S2中，所述搅拌的时间为24h。
[0017]优选地，在S2中，所述煅烧包括第一段煅烧和第二段煅烧；所述第一段煅烧的温度为550
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650℃，时间为4
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6h，升温速度为3
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6℃/min；所述第二段煅烧的温度为900
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950℃，时间为45
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90min，升温速度为3
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6℃/min。
[0018]优选地，在S2中，所述煅烧包括第一段煅烧和第二段煅烧；所述第一段煅烧的温度为600℃，时间为5h，升温速度为5℃/min；所述第二段煅烧的温度为920℃，时间为60min，升温速度为5℃/min。
[0019]本专利技术还提出一种FeP掺杂的聚三嗪碳材料，采用所述的FeP掺杂的聚三嗪碳材料的制备方法制备而成。
[0020]本专利技术还提出一种所述的FeP掺杂的聚三嗪碳材料在制备选择性吸附重金属离子的电容去离子电极中的应用。
[0021]优选地，所述重金属离子为铜离子。
[0022]本专利技术还提出一种选择性吸附重金属离子的电容去离子电极，采用所述的FeP掺杂的聚三嗪碳材料为原料制备而成。
[0023]本专利技术还提出一种所述的选择性吸附重金属离子的电容去离子电极的制备方法，包括以下步骤：将FeP掺杂的聚三嗪碳材料、乙炔黑、PVDF、NMP研磨成均匀泥浆状，然后涂敷在石墨纸上，室温下静置，干燥后组装得到所述选择性吸附重金属离子的电容去离子电极。
[0024]本专利技术的优点在于：在FeP掺杂的聚三嗪碳材料的制备方法中，首先以2,6
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二氨基吡啶、甲醛和植酸为原料进行反应原位聚合P元素，之后与硝酸铁混合，原位聚合的P元素与硝酸铁在煅烧过程原位生成聚集态的FeP颗粒，其尺寸大；可以通过煅烧过程中硝酸铁的加入量来控制最终的FeP含量，掺杂量易于控制；最终得到的材料是FeP掺杂的含氮碳材料；以其为材料制备的电极材料可以低耗、高效的分离废水中含量较高的Cu
2+
。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1制备的材料制成的电容去离子电极对各类金属氯盐最大盐吸附量；
[0026]图2为本专利技术实施例1制备的材料制成的电容去离子电极对各类金属离子的吸
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脱附曲线图；
[0027]图3为本专利技术实施例1
‑
2以及实施例4制备的FeP掺杂的聚三嗪碳材料对应的XRD图像；
[0028]图4为本专利技术实施例1制备的FeP掺杂的聚三嗪碳材料所对应晶格条纹的透射电子显微镜(TEM)图像；
[0029]图5为本专利技术实施例1与对比例1制备的材料制成的电容去离子电极对铜氯盐吸
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脱附曲线图；
[0030]图6为本专利技术实施例1、实施例2和实施例4制备的材料制成的电容去离子电极对各类金属氯盐最大盐吸附量。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FeP掺杂的聚三嗪碳材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将水与2,6
‑
二氨基吡啶混合溶解，加入甲醛，常温搅拌至溶液变灰，加入植酸后继续搅拌反应，反应结束后固液分离、干燥得到中间样品；S2、将中间样品和硝酸铁在甲醇中搅拌，干燥后在氮气保护下进行煅烧，将得到的产物提纯、干燥得到所述FeP掺杂的聚三嗪碳材料。2.根据权利要求1所述的FeP掺杂的聚三嗪碳材料的制备方法，其特征在于：在S1中，所述甲醛以质量分数为30％的福尔马林溶液加入；所述2,6
‑
二氨基吡啶、30％的福尔马林溶液、植酸的质量体积比为300mg：450μL：1
‑
2ml。3.根据权利要求1所述的FeP掺杂的聚三嗪碳材料的制备方法，其特征在于：在S1中，加入植酸后继续搅拌反应的时间为20
‑
30h。4.根据权利要求1所述的FeP掺杂的聚三嗪碳材料的制备方法，其特征在于：在S2中，所述中间样品和硝酸铁的质量比为6
‑
20：1。5.根据权利要求1所述的FeP掺杂的聚三嗪碳材料的制备方法，其特征在于：在S2中，所述搅拌的时间为20
‑
30h。6.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄新华，刘娜，王芷柔，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：