【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电吸附剂，尤其涉及一种多重修饰zif-8微孔炭电吸附剂的制备方法及其应用。
技术介绍
1、环境水体中氮含量过高会引起水体富营养化，影响生态平衡，同时饮用水中的硝酸盐对人类健康构成威胁，增加癌症、甲状腺疾病和呼吸系统疾病等健康问题的风险。传统的硝酸盐处理能耗高且排放大量的二氧化碳。电吸附处理硝酸盐污水，能耗低、硝酸盐可以回收再利用，得到广泛的关注。面对硝酸盐污染问题需要我们开发对硝酸盐具有特异性去除效果的材料。碳基材料作为电吸附剂具有导电性好、稳定性高和抗氧化性能好，但是传统的碳基材料的吸附容量有限，修饰化的功能基团与材料的结合不稳定，而且不具备对硝酸盐的特异性吸附。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种提高微孔炭的活性、改善表面的结合性能的多重修饰zif-8微孔炭电吸附剂的制备方法；本专利技术的另一个目的是提供该多重修饰zif-8微孔炭电吸附剂的应用。
2、技术方案：本专利技术的所述的多重修饰zif-8微孔炭电吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
3、(1)zif-8-c的制备：将锌盐溶液与2-甲基咪唑溶液搅拌混合、过滤、洗涤、烘干和煅烧制备zif-8衍生微孔炭，即zif-8-c；
4、(2)羧基修饰zif-8衍生微孔炭：将zif-8-c与hno3搅拌混合、过滤、洗涤和烘干得到羧基修饰的zif-8衍生微孔炭，即zif-8-c-cooh；
5、(3)季铵基修饰zif-8衍生微孔炭：将上述zif-8-c
6、(4)电极的制备：将上述zif-8-c-q材料与乙炔黑、聚四氟乙烯混合于适量无水乙醇，制得电极匀浆。
7、进一步的，所述步骤(1)的锌盐为二水合乙酸锌或六水合硝酸锌的一种。
8、进一步的，所述步骤(1)中锌盐溶液倒入到2-甲基咪唑溶液中混合，zif-8金属中心要在大量配体的存在下才能形成，否则无法合成。
9、进一步的，所述步骤(2)中zif-8-c与hno3的质量比为1：4-19，hno3的浓度为20-95wt％，通过改变hno3的浓度来改变zif-8衍生微孔炭表面的形貌和羧基基团的数量，以此增强对硝酸盐的吸附效果。
10、进一步的，所述步骤(3)包括如下步骤：
11、(31)将zif-8-c-cooh与n，n-二甲基甲酰胺超声分散30-50min；
12、(32)分别加入季铵盐和n，n'-二环己基碳酰亚胺继续超声分散30-50min，80℃油浴下搅拌10-24h；
13、(33)用n,n-二甲基甲酰胺和去离子水洗涤3-5次；
14、(34)60℃真空干燥箱中干燥8-10h得到季铵基修饰的zif-8衍生微孔炭，即zif-8-c-q。
15、进一步的，所述步骤(3)中zif-8-c-cooh、n，n-二甲基甲酰胺混合均匀、季铵盐和n，n'-二环己基碳酰亚胺的质量比为1：38：1-4：2。
16、进一步的，所述步骤(3)的季铵盐为3-(三羟基硅基丙基)二甲基十八烷基氯化铵、3-(三乙氧基硅基丙基)二甲基十八烷基氯化铵和3-(三甲氧基硅基丙基)二甲基十八烷基氯化铵的一种，有机季铵盐与zif-8-c表面的羧基不断发生共价反应实现季铵基修饰，提高了吸附剂的稳定性和循环使用率。
17、进一步的，所述步骤(4)吸附电极的负载量为4-5mg/cm2，均匀分散的负载电极可以提升电吸附剂的吸附效率。
18、本专利技术还提供了一种多重修饰zif-8微孔炭电吸附剂在硝酸盐吸附中的应用。
19、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：1、采用不同功能基团改性吸附剂表面，增加了吸附剂表面活性，季铵基单体提高了吸附剂与离子间的静电吸附作用，提高对硝酸盐的去除效果，硝酸盐的吸附容量高达0.578mmol/g；2、先用羧基修饰zif-8衍生微孔炭，再将季铵基共价接枝在其表面，季铵基通过共价键结合在zif-8衍生微孔炭表面，提高了吸附剂的稳定性和循环使用率；3、利用功能基团修饰zif-8衍生微孔炭电吸附剂可以选择性的吸附多溶质硝酸盐体系，能够实现复杂水体中硝酸盐的选择性去除，抗干扰能力强。
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1.一种多重修饰ZIF-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的多重修饰ZIF-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的锌盐为二水合乙酸锌或六水合硝酸锌的一种。
3.根据权利要求1所述的多重修饰ZIF-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中锌盐溶液倒入到2-甲基咪唑溶液中混合。
4.根据权利要求1所述的多重修饰ZIF-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中ZIF-8-C与HNO3的质量比为1：4-19。
5.根据权利要求1所述的多重修饰ZIF-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中HNO3的浓度为20-95wt％。
6.根据权利要求1所述的多重修饰ZIF-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)包括如下步骤：
7.根据权利要求1或6所述的多重修饰ZIF-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中ZIF-8-C-COOH与N，N-二甲基甲酰胺、季铵盐和N，N'-二环己基碳酰亚
8.根据权利要求1或6所述的多重修饰ZIF-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的季铵盐为3-(三羟基硅基丙基)二甲基十八烷基氯化铵、3-(三乙氧基硅基丙基)二甲基十八烷基氯化铵和3-(三甲氧基硅基丙基)二甲基十八烷基氯化铵的一种。
9.根据权利要求1所述的多重修饰ZIF-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)吸附电极的负载量为4-5mg/cm2。
10.一种权利要求1-9任一项所述的多重修饰ZIF-8微孔炭电吸附剂在硝酸盐吸附中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多重修饰zif-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的多重修饰zif-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的锌盐为二水合乙酸锌或六水合硝酸锌的一种。
3.根据权利要求1所述的多重修饰zif-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中锌盐溶液倒入到2-甲基咪唑溶液中混合。
4.根据权利要求1所述的多重修饰zif-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中zif-8-c与hno3的质量比为1：4-19。
5.根据权利要求1所述的多重修饰zif-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中hno3的浓度为20-95wt％。
6.根据权利要求1所述的多重修饰zif-8微孔炭电吸附剂的制备方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨维本，葛宇，王越，尹中龙，徐新兵，陈延齐，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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