一种高比表面多孔碳酸盐的制备方法

技术领域

本发明属于多孔材料制作领域，具体涉及一种高比表面多孔碳酸盐的制备方法。

背景技术

多孔材料被广泛用作工业催化剂以及催化剂载体、分离剂、吸附剂、保温、绝热、污水和废气处理、过滤液体和气体、轻质建筑材料，大气中的NO

碳酸盐有无味、无毒、生物相容性好等优势，具有广阔的发展前景。与常规碳酸盐相比，多孔碳酸盐有丰富的孔道结构、较高的比表面积和优异的吸附性能等特点，在环保和药物传输领域具有十分诱人的潜在应用。如在医学领域，介孔碳酸盐被用来提高难溶药物塞来昔布的溶解性，显著提高了该药物的生物利用度和持续释放性能；在环保领域，多孔碳酸盐被用来吸附废水中的Cu

多孔材料性能核心参数是高比表面和可控孔隙度，然而，迄今为止，制作一种具有大比表面积和可调孔隙度的多孔碳酸镁，仍然是一个挑战。

现阶段，生产多孔碳酸盐的主要方法有两种。一是以有机表面活性剂为模板的表面结晶，另一种是通过胶体中间体的非经典结晶，这两种方式合成过程中主要以离子为前驱物，离子间以静电相互作用，遵循结晶生长模式，结晶成核过程存在随机性，可控性差，得到的产品多为大孔结构，比表面积低。例如专利CN101391783A报道了一种以表面活性剂为软模板剂的微乳法制备中空及多孔碳酸镁，该碳酸镁呈纳米棒状，比表面较小。

专利CN109071252A和专利CN104837772A均报道了一种溶胶-凝胶工艺制备高度多孔碳酸镁，其以氧化镁或者氢氧化镁为起始物，在醇溶液中一定温度压力条件下反应，生成一种镁的醇化物凝胶前驱体，该凝胶前驱体需经高温处理才能得到多孔碳酸镁，且获得的多孔材料非纯的碳酸镁，是含有10％-20％氧化镁和80％-90％碳酸镁的混合物。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高比表面多孔碳酸盐的制备方法，以常见的价格更低廉的金属盐为起始物，以低介电常数的有机醇为溶剂，具有推电子效应的有机胺为封端剂，常温常压条件下通入CO

为达到上述技术效果，本发明所采取的技术方案是：一种高比表面多孔碳酸盐的制备方法，包括以下步骤：

(1)碳酸盐寡聚体溶胶溶液的制备：在容器中加入一定量的金属盐并充分溶于低介电常数的有机溶剂中，控制金属盐的浓度为0.01-0.5mol/L，加入有机胺封端剂，控制有机胺和金属盐的摩尔比为5:1-500:1，常温常压下搅拌并通入CO

(2)碳酸盐寡聚体凝胶的制备：将上述获得的碳酸盐寡聚体溶胶溶液敞口放置，常压和一定温度条件下老化数天，采用高速离心机进行富集浓缩，浓缩后再分散除质，得到纯的碳酸盐寡聚体凝胶；

(3)多孔碳酸盐的制备：将上述获得的碳酸盐寡聚体凝胶在超临界二氧化碳条件下进行干燥，即得到多孔碳酸盐。

进一步的，步骤(1)中所述的金属盐为镁盐、钙盐、钡盐、锶盐、铜盐中的一种。

进一步的，所述的镁盐为六水氯化镁，七水硫酸镁，六水硝酸镁，四水醋酸镁中的一种。

进一步的，所述的钙盐为二水氯化钙，四水硝酸钙，一水醋酸钙中的一种。

进一步的，所述的钡盐为二水氯化钡。

进一步的，锶盐为六水氯化锶。

进一步的，所述的铜盐为二水氯化铜，五水硫酸铜，三水硝酸铜中的一种。

进一步的，步骤(1)中所述的低介电常数的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇中的一种。

进一步的，步骤(1)中所述的有机胺为二乙胺、三乙胺、乙醇胺、三丁胺、甲醇胺中的一种。

进一步的，步骤(1)中所述的反应时间为10-60min。

进一步的，步骤(2)中所述的温度为5-40℃，所述的老化天数为1-10天。

本发明提供一种高比表面多孔碳酸盐，所述多孔碳酸盐由上述任一所述的方法制备得到。

本发明提供一种载体，所述载体包括由上述的方法制备得到的多孔碳酸盐。

本发明提供一种高比表面多孔碳酸盐的应用，所述多孔碳酸盐可用作医药领域的药物载体和环境领域的吸附剂。

本发明还提供一种高比表面多孔碳酸镁的制备方法，包括以下步骤：1)碳酸镁寡聚体溶胶溶液的制备：在烧杯中加入一定量的镁盐充分溶于低介电常数的有机溶剂中，控制镁盐的浓度为

0.01-0.5mol/L，加入有机胺封端剂，有机胺和镁盐的摩尔比为5：

1-500：1，常温常压下通入CO

2)碳酸镁寡聚体凝胶的制备：将上述获得的碳酸镁寡聚体溶胶溶液敞口放置，常压一定温度条件下老化数天，采用高速离心机进行富集浓缩，浓缩后采用溶剂再分散3次以除去杂质，得到纯的碳酸盐寡聚体凝胶。

3)多孔碳酸镁的制备：将上述获得的碳酸镁寡聚体凝胶在超临界二氧化碳条件下进行干燥，即得到所述的多孔碳酸镁材料。

进一步的，所述的步骤1)镁盐为六水氯化镁，七水硫酸镁，六水硝酸镁，四水醋酸镁中的一种。

进一步的，步骤1)中所述的低介电常数的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种，步骤1)中所述的有机胺为二乙胺、三乙胺、乙醇胺中的一种，步骤1)中所述的反应时间为10-60min，步骤2)中所述的温度为5-40℃，所述的老化天数为1-10天。

本发明的有益效果是：1)本发明提供了一种无机离子寡聚体溶胶-凝胶法，以常见的价格更低廉的金属盐为起始物，低介电常数的有机醇为溶剂，具有推电子效应的有机胺为封端剂，制备了具有聚合与交联能力的碳酸盐寡聚体凝胶前驱体，凝胶前驱体经超临界干燥可以制备大比表面多孔材料，且该方法具有普适性，可用于制备大比表面积多孔磷酸盐、硫酸盐；2)本发明制备的多孔碳酸镁具有大比表面积和可调孔隙度，可用作医药领域的药物载体和环境领域的吸附剂。

说明书附图说明

图1为本发明碳酸镁的制备流程图；

图2碳酸镁寡聚体溶胶的丁达尔效应图；

图3为多孔碳酸镁材料氮气等温吸脱附曲线和BJH孔径分布；

图4为多孔碳酸镁材料XRD图；

图5为多孔碳酸镁扫描电镜图；

图6为多孔碳酸镁材料透射电镜图；

具体实施方式

实施例1

在烧杯中加入0.01mol六水氯化镁，充分溶于50ml乙醇中，加入1mol的三乙胺封端剂，常温常压下通入CO

本实施例专利制备的多孔碳酸镁，经等离子体发射光谱、能谱仪、热重分析仪等分析结果显示纯度达99.8％，为高纯碳酸镁。

实施例2

在烧杯中加入0.01mol六水氯化镁，充分溶于50ml乙醇中，加入3mol的三乙胺封端剂，常温常压下通入CO

实施例3

在烧杯中加入0.02mol四水醋酸镁，充分溶于50ml甲醇中，加入1mol的三乙胺封端剂，常温常压下通入CO

实施例4

在烧杯中加入0.005mol六水硝酸镁，充分溶于40ml甲醇中，加入0.1mol的乙醇胺封端剂，常温常压下通入CO2气体，反应20min后停止通气，静止后得到澄清透明带蓝光的碳酸镁寡聚体溶胶溶液。将上述获得的碳酸镁寡聚体溶胶溶液敞口放置，10℃常压条件下老化2天，采用高速离心机进行富集浓缩，浓缩后采用溶剂再分散3次以除去杂质，得到纯的碳酸镁寡聚体凝胶。将上述获得的碳酸镁寡聚体凝胶在超临界二氧化碳条件下进行干燥，即得到所述的多孔碳酸镁材料,该多孔碳酸镁比表面积为215.3m

实施例5

在烧杯中加入0.005mol六水硝酸镁，充分溶于40ml甲醇中，加入0.1mol的二乙胺封端剂，常温常压下通入CO2气体，反应20min后停止通气，静止后得到澄清透明带蓝光的碳酸镁寡聚体溶胶溶液。将上述获得的碳酸镁寡聚体溶胶溶液敞口放置，10℃常压条件下老化2天，采用高速离心机进行富集浓缩，浓缩后采用溶剂再分散3次以除去杂质，得到纯的碳酸镁寡聚体凝胶。将上述获得的碳酸镁寡聚体凝胶在超临界二氧化碳条件下进行干燥，即得到所述的多孔碳酸镁材料,该多孔碳酸镁比表面积为457.9m

实施例6

在烧杯中加入0.01mol四水硝酸钙，充分溶于50ml乙醇中，加入1mol的三乙胺封端剂，常温常压下通入CO2气体，反应20min后停止通气，静止后得到碳酸钙寡聚体溶胶溶液。将上述获得的碳酸钙寡聚体溶胶溶液敞口放置，常温常压条件下老化8天，采用高速离心机进行富集浓缩，浓缩后采用溶剂再分散3次以除去杂质，得到纯的碳酸钙寡聚体凝胶。将上述获得的碳酸钙寡聚体凝胶在超临界二氧化碳条件下进行干燥，即得多孔碳酸钙材料，该多孔碳酸钙比表面积为325.6m

实施例7

在烧杯中加入0.01mol二水氯化钡，充分溶于50ml乙醇中，加入1mol的三乙胺封端剂，常温常压下通入CO2气体，反应30min后停止通气，静止后得到碳酸钡寡聚体溶胶溶液。将上述获得的碳酸钡寡聚体溶胶溶液敞口放置，常温常压条件下老化4天，采用高速离心机进行富集浓缩，浓缩后采用溶剂再分散3次以除去杂质，得到纯的碳酸钡寡聚体凝胶。将上述获得的碳酸钡寡聚体凝胶在超临界二氧化碳条件下进行干燥，即得多孔碳酸钡材料，该多孔碳酸钡比表面积为218.4m

实施例8

在烧杯中加入0.01mol六水氯化锶，充分溶于50ml乙醇中，加入1mol的三乙胺封端剂，常温常压下通入CO

实施例9

在烧杯中加入0.01mol二水氯化铜，充分溶于50ml乙醇中，加入1mol的三乙胺封端剂，常温常压下通入CO