【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子复合材料，尤其涉及一种基于高稳定性碳点改性的重金属离子吸附复合材料及其应用。
技术介绍
1、污水中的有毒重金属的威胁正逐渐成为全球性问题，因此能有效地除去有毒重金属的技术成为一项富有挑战性的工作。高分子重金属离子吸附剂已经成为一种比较常用的重金属废水处理药剂，其常温下在较宽的ph范围内能与废水中hg、cd、cu、pb、mn、ni、zn、cr等多种重金属离子迅速反应，生成不溶于水的絮状沉淀物，沉淀快、易过滤，稳定性高，灵敏性高，从而达到吸附去除重金属离子的目的，在电镀、电子、线路板等行业得到了广泛的应用。但是，在制备高分子重金属离子吸附剂时，仍然会存在一些缺点，比如：制备和处理成本可能较高，尤其是在大规模生产时，这可能会限制其应用范围；部分高分子材料可能在制备过程中或使用过程中释放出有害物质，对环境造成污染或影响；一些高分子材料可能需要特定的操作条件才能实现最佳的吸附效果，例如特定的ph值、温度或离子浓度等，这可能增加了操作的复杂性和成本。在重金属离子吸附剂的研究领域，开发低成本、易合成的吸附材料通过吸附除去重金属离子是最有应用前景的方法之一。
2、目前常用的吸附材料主要包括蒙脱土、活性炭、沸石、无机氧化物、改性二氧化硅和仿生材料。与传统的吸附剂相比，纳米级别的吸附剂材料能够显著提高它们的金属去除性能。碳量子点作为一种新型的荧光纳米半导体材料得到了广泛的关注和研究，特别是碳点与金属离子之间的相互作用使得碳点有望成为一种良好的吸附材料用于重金属的吸附。专利cn202211073614.3“一种碳点功能
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于高稳定性碳点改性的重金属离子吸附复合材料及其应用，该复合材料具有高度的稳定性和优良的吸附性能，能够广泛应用于污水处理中的重金属污染的清除和治理。
2、本专利技术为实现目的，采用如下技术方案：
3、本专利技术首先提供一种基于高稳定性碳点改性的重金属离子吸附复合材料，所述复合材料是在蒙脱土表面负载高稳定性碳点而获得；所述高稳定性碳点是由柠檬酸、尿素和丙烯酰胺为反应前体，通过一步水热法获得碳点后，将碳点进行季铵化改性得到。
4、本专利技术进一步提供了所述基于高稳定性碳点改性的重金属离子吸附复合材料的制备方法，是：首先以柠檬酸、尿素、丙烯酰胺通过一步水热法，得到碳点；然后再使用季铵盐改性碳点，得到高稳定性碳点；最后将高稳定性碳点和蒙脱土混合搅拌通过阳离子交换作用，得到高稳定性碳点-蒙脱土复合材料。本专利技术提供的复合吸附材料具有吸附作用，是因为碳点和蒙脱土都具有巨大的比表面积，提供了丰富的吸附位点，能够有效吸附周围环境中的重金属离子。本专利技术的复合吸附材料，制备流程便捷，且能够有效的吸附水溶液中的各种重金属离子。
5、本专利技术的制备方法，具体包括以下步骤：
6、(1)将柠檬酸、尿素和丙烯酰胺加水超声，获得原料均匀分散的水溶液；将所述原料均匀分散的水溶液放入聚四氟乙烯内衬的高压水热反应釜中，在烘箱中进行加热，反应结束后，将反应物自然冷却至室温，离心取上清液，将上清液进行透析，冷冻干燥，得到碳点。
7、(2)将所述碳点加入到水中，再超声分散溶解，然后加入季铵盐，室温搅拌反应后，再加热搅拌，反应结束后，将反应溶液离心，收集所得固体并用乙醇洗涤，真空干燥，得到高稳定性碳点。
8、(3)将所述高稳定性碳点加入在纯水中，超声震荡使其完全溶解；将蒙脱土加入到纯水中，搅拌形成悬浊液；然后将高稳定性碳点水溶液加入到蒙脱土悬浊液中，连续搅拌进行阳离子交换；最后，将混合后的样品过滤，冷冻干燥，研磨后即可得到基于高稳定性碳点改性的重金属离子吸附复合材料。
9、作为优选：步骤(1)中，所述柠檬酸、尿素、丙烯酰胺与水的质量比为1：2：2：25～100，所述在烘箱中进行加热的温度为150～200℃、反应时间为4～6h。
10、作为优选：步骤(1)中，所述透析用透析袋的截留分子量为1～14k da。
11、作为优选：步骤(1)中，所述碳点的粒径为2～8nm。
12、作为优选：步骤(2)中，所述碳点和季铵盐的质量比为1：1～3。
13、作为优选：步骤(2)中，所述季铵盐为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(gdtmac)、二甲基二烯丙基氯化铵(dda)、苯扎氯铵(bkc)中的一种。
14、作为优选：步骤(3)中，所述的蒙脱土为钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙脱土中的一种。
15、作为优选：步骤(3)中，所述高稳定性碳点和蒙脱土的质量比为1：5～20。
16、本专利技术通过上述方法所制得的高稳定性碳点-蒙脱土复合材料，可以直接用于土壤修复、污水处理中的重金属离子吸附，用于改善环境，减少重金属污染。所述重金属离子吸附复合材料所吸附的重金属离子包括汞离子、铅离子、铁离子、铜离子和铬离子等。
17、本专利技术提供的碳点是以柠檬酸、尿素、丙烯酰胺为碳源和氮源经一步水热法制备而得；然后使用季铵盐改性碳点得到高稳定性碳点；最后将高稳定性碳点和蒙脱土混合搅拌经阳离子交换得到高稳定性碳点-蒙脱土复合材料。将高稳定性碳点-蒙脱土复合材料用于重金属离子吸附。具体的，与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
18、1、本专利技术首先将柠檬酸、尿素和丙烯酰胺作为碳源和氮源经一步水热法后再通过gdtmac季铵化改性制备出高稳定性碳点；然后将高稳定性碳点和蒙脱土混合制得复合材料。本专利技术提供的复合材料中氮掺杂高稳定性碳点对重金属离子具有吸附作用，而高稳定性碳点-蒙脱土复合材料通过氨基、羰基、羟基等基团能有效地络合金属离子，且由于碳点纳米材料的性质(即高比表面积)，进一步提高了对重金属离子的吸附性能，并改善了复合材料的生物相容性，降低环境污染。
19、2、本专利技术的复合材料中高稳定性碳点和蒙脱土发生阳离子交换，且存在静电吸附作用、氢键以及络合作本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于高稳定性碳点改性的重金属离子吸附复合材料，其特征在于：所述复合材料是在蒙脱土表面负载高稳定性碳点而获得；所述高稳定性碳点是由柠檬酸、尿素和丙烯酰胺为反应前体，通过一步水热法获得碳点后，将碳点进行季铵化改性得到。
2.一种权利要求1所述的基于高稳定性碳点改性的重金属离子吸附复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述柠檬酸、尿素、丙烯酰胺与水的质量比为1：2：2：25～100，所述在烘箱中进行加热的温度为150～200℃、反应时间为4～6h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述透析用透析袋的截留分子量为1～14k Da。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述碳点和季铵盐的质量比为1：1～3。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述季铵盐为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、苯扎氯铵中的一种。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述蒙脱土为钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙脱土中的一种。
9.一种权利要求1所述的基于高稳定性碳点改性的重金属离子吸附复合材料在土壤修复、污水处理中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，起特征在于：所述重金属离子吸附复合材料所吸附的重金属离子包括汞离子、铅离子、铁离子、铜离子和铬离子。
...【技术特征摘要】
1.一种基于高稳定性碳点改性的重金属离子吸附复合材料，其特征在于：所述复合材料是在蒙脱土表面负载高稳定性碳点而获得；所述高稳定性碳点是由柠檬酸、尿素和丙烯酰胺为反应前体，通过一步水热法获得碳点后，将碳点进行季铵化改性得到。
2.一种权利要求1所述的基于高稳定性碳点改性的重金属离子吸附复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述柠檬酸、尿素、丙烯酰胺与水的质量比为1：2：2：25～100，所述在烘箱中进行加热的温度为150～200℃、反应时间为4～6h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述透析用透析袋的截留分子量为1～14k da。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：于方，陈鹏鹏，曾少华，陶余苗，丁可欣，何涛，江国昰，
申请(专利权)人：中节能大地杭州环境修复有限公司，
类型：发明
国别省市：
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