一种有序介孔碳包埋纳米零价铁材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于无机纳米材料领域，具体涉及一种有序介孔碳包埋纳米零价铁材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.cr是水体中常见的重金属元素，通常三价和六价存在，它具有高毒性且不能被生物降解，会经过食物链富集到生物体内，给动植物生长繁衍和人体健康带来了巨大威胁。因此，亟需对cr污染的水体进行处理。目前，吸附、还原、膜技术和离子交换等方法已被应用于cr的去除，而吸附法以其操作简单、成本低使用最为广泛。
3.有序介孔碳是近年来发现的一种新型多孔材料，因其较高比表面积和较大的孔隙率，有序介孔碳材料作为吸附剂具有广阔的研究前景。
4.纳米零价铁是指粒径分布在纳米尺度范围(1～100nm)的零价铁颗粒。随着其粒径的减小，表面原子比例增加，纳米零价铁具有增强的吸附作用和更好的表面活性。因为纳米零价铁材料较高的比表面积、磁性分离易于自动化操作、出色的氧化还原能力等优点，纳米零价铁材料作为一类新型环境修复材料被应用于处理cr污染的水体。然而，纳米零价铁由于其磁性和高表面能而容易聚集和氧化，导致其稳定性差且难以保存，极大了限制了其用途。
5.已有一些纳米零价铁和有序介孔碳复合材料的发明或技术被报道，用来提高零价铁的分散性和稳定性。cn 112705160 a公开了一种有序介孔碳负载零价铁复合材料的制备方法，以有序介孔碳为零价铁载体，用硼氢化钠还原三价铁离子为零价铁将零价铁负载在有序介孔碳表面；复合材料克服了零价铁易团聚和易氧化的问题，促进了零价铁的分散，提高了复合材料的反应活性，针对水体中的cr
6
和as
5
能实现高效去除。
6.cn 103301809 a公开了一种磁性载铁有序介孔碳的制备方法，通过纳米共浇铸法将磁性纳米粒子负载在有序介孔碳上；磁性纳米粒子主要由零价铁和铁的氧化物组成；具有大比表面积和孔体积、适用范围广、理化性质稳定等特点，可用于去除水体中cr
6
。
7.cn 112264041 a公开了一种介孔碳限域纳米零价铁钯双金属粉末的制备方法，采用酚醛树脂为碳源，嵌段式聚醚pluronic f127为软模板，通过柠檬酸钠螯合铁离子和钯离子，得到零价铁钯掺杂介孔碳复合材料；由于金属前驱体螯合配位，合成的双金属纳米颗粒分散均匀，镶嵌于介孔碳结构，具有极高的稳定性。
8.但是现有的制备方式仍然存在一些问题：1)合成工艺制备的零价铁介孔碳材料的孔道容易被零价铁堵塞，而堵塞的孔道极大降低了复合材料的比表面积也不利于物质的传输；2)合成工艺操作复杂、重现性不高；3)磁性物质暴露在空气中容易被氧化而失活；4)产量低，不利于工业生产。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种有序介孔碳包埋零价铁材料的制备方法，并作为吸附
剂用于水体中cr
6
的去除，解决现有技术制备材料孔道容易堵塞、操作复杂、材料性质不稳定的问题。本发明通过多组分自组装，成功制备了有序介孔碳包埋零价铁材料。该材料比表面积较大、磁响应高、稳定性好，能高效去除水体中的cr
6
，具有较好的应用前景。
10.为了实现上述目的，按照本发明的一个方面提供了一种有序介孔碳包埋零价铁材料的制备方法，包括以下步骤：
11.(1)将两亲性嵌段聚合物溶解于乙醇中得到澄清透明的溶液a；
12.(2)将可溶性铁盐、柠檬酸钠、离子液体溶解在可溶性酚醛树脂溶液中形成溶液b；
13.(3)将溶液b转移至搅拌的溶液a中，加入正硅酸四乙酯，继续搅拌，室温下蒸发乙醇，在加热下进行聚合，得到聚合物膜；
14.(4)将聚合物膜在氮气氛围下加热碳化；自然冷却后，将得到的黑色固体浸泡在氢氧化钠水溶液中以除去二氧化硅，洗涤、干燥处理，得到本发明产品有序介孔碳包埋纳米零价铁材料。
15.优选的，步骤(1)中所述的两亲性嵌段聚合物和乙醇的质量比为(1:5)～(1:10)；所述的两亲性嵌段聚合物为嵌段式聚醚pluronic f127。
16.优选的，步骤(2)中所述的可溶性铁盐、柠檬酸钠、离子液体、可溶性酚醛树脂的质量比为1：(0.04～0.1)：(0.1～0.3)：(5～10)；所述的可溶性铁盐为九水合硝酸铁、六水合氯化铁中的一种；所述的离子液体为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐中的一种。
17.优选的，步骤(3)中所述的搅拌速率各自独立地为300～400r/min；溶液a、溶液b、正硅酸四乙酯的质量比为1：(0.5～1.5)：(0.15～0.3)；加入正硅酸四乙酯后继续搅拌时间为1～3h；所述的室温为25℃；所述的聚合时间为12～36h；聚合的温度为80～120℃。
18.优选的，步骤(4)采用分段碳化，具体为：在氮气氛围下，从室温25℃升温到300～400℃，保温时间1～3h，升温速率为1.5～3℃/min；随后升温至800～1000℃，保温时间为2～5h，升温速率为3～5℃/min；所述氢氧化钠水溶液的浓度为1～3mol/l；所述浸泡的处理时间为12～36h；所述干燥为在60～80℃恒温6～12h。
19.所述的可溶性酚醛树脂溶液采用现有技术方法制备而成，参考“新型碳基介孔/微孔材料的合成及其在电化学领域的应用研究，吕盈盈，复旦大学博士学位论文，2013年”，制备方法具体如下：
20.苯酚在加热下熔融，完全熔融后在搅拌下加入氢氧化钠水溶液和甲醛，升温且继续搅拌；反应完毕后，将混合液自然冷却，调节混合液的ph，并在真空干燥下除去水；烘干后的产物溶于乙醇得到可溶性酚醛树脂溶液；
21.优选的，苯酚熔融时的温度为40～45℃；苯酚、氢氧化钠水溶液、甲醛的质量比为1：(0.1～0.15)：(1～1.5)；氢氧化钠水溶液质量分数为10～30％；加入氢氧化钠水溶液和甲醛后升温至70～75℃；用0.6～3mol/l的盐酸调节混合液的ph；真空干燥条件为在30～60℃下干燥4～6小时；烘干后的产物与乙醇的质量比为(1:3)～(1:5)。
22.本发明的另一个方面提供了上述制备的有序介孔碳包埋零价铁材料对水体中cr
6
去除的应用，具体步骤如下：
23.s1配制cr
6
标准溶液，用分光光度法测试吸光度，建立标准曲线；
24.s2将有序介孔碳包埋零价铁材料加入到含有cr
6
的水体中，震荡吸附；取上清液过
微孔滤膜，测试吸光度，计算cr
6
去除率；
25.s3收集负载有cr
6
的有序介孔碳包埋零价铁材料放入酸溶液中浸泡，分离不溶物，洗涤、干燥；将干燥后的物质置于nabh4水溶液，震荡，分离、洗涤、干燥，完成有序介孔碳包埋零价铁材料的再生。
26.优选的，步骤s1所述的cr
6
标准溶液由k2cro4或na2cro4溶于水配制。
27.优选的，步骤s2中所述的有序介孔碳包埋零价铁材料质量与含有cr
6
的水体的体积比为1：(0.2～0.5mg)/ml；所述含有cr
6
的水体中cr
6
的初始浓度为20～250mg/l；震荡速度100～200r/min，震荡时间为0.5～3h；上清液测试前过0.45μm滤膜。
28.优选的，步骤s3所述的酸溶液为盐酸或硝酸水溶液中的一种，浓度为0.1～0.5mol/l，浸泡时间为2～3h；所述的nabh4水溶液浓度为0.1～0.5mol/l；所述震荡速度100～200r/min，震荡时间为8～16h；收集、分离方式采用磁铁磁吸分离；所述干燥为在60～80℃恒温烘箱烘5～10h。
29.本发明的有益效果：
30.1、本发明制备的有序介孔碳包埋零价铁材料具有较高的比表面积和孔体积，零价铁纳米粒子部分镶嵌在介孔碳骨架结构中，部分暴露于介孔孔道，具有极高的稳定性；
31.2、本发明制备的有序介孔碳包埋零价铁材料可以有效去除水体中的cr
6
，去除量大、去除效率高；
32.3、本发明制备的有序介孔碳包埋零价铁材料的磁响应高，在外加磁场存在下可以实现快速分离，不需要过滤操作，通过nabh4水溶液处理能实现材料的再生，可以重复利用；
33.4、本发明制备方法操作简单，易于放大生产和实际应用。
附图说明
34.图1为实施例1制备的有序介孔碳包埋纳米零价铁材料的透射电镜图；
35.图2为ph对实施例1制备的有序介孔碳包埋纳米零价铁材料去除的cr
6
影响；
36.图3为不同初始浓度对实施例1制备的有序介孔碳包埋纳米零价铁材料的cr
6
吸附量的影响；
37.图4为实施例1制备的有序介孔碳包埋纳米零价铁材料再生吸附cr
6
的效果。
具体实施方式
38.本发明中部分材料的介绍：
39.柠檬酸钠，又名枸橼酸钠，化学式为c6h5na3o7，分子量为258.07，常温及空气中稳定,在湿空气中微有溶解性,在热空气中产生风化现象。加热至150℃失去结晶水。易溶于水、可溶于甘油、难溶于醇类及其他有机溶剂，过热分解，在潮湿的环境中微有潮解，在热空气中微有风化，其溶液ph值约为8，常用作缓冲剂、络合剂、细菌培养基，在医药上用于利尿、祛痰、发汗、阻止血液凝固，并用于食品、饮料、电镀、照相等方面；柠檬酸钠对ca
2
、mg
2
、fe
3
等金属离子具有良好的络合能力，在电镀工业有很好的用途，还应用于制造纳米材料和陶瓷工业的助磨和增白技术上，本发明实施例中使用的柠檬酸钠为分析纯，采购于国药化学试剂有限公司；
40.两亲性嵌段聚合物：两亲性聚合物是指在同一分子链中含有亲水链段和亲油链段
的大分子化合物，由于它可以降低水的表面张力，也可称为高分子表面活性剂，亲水链段和亲油链段的不相容性会导致微相分离发生，使得两亲性聚合物在选择性溶剂、本体及表、界面结构中表现出自组装特性，它可以用于制备功能化涂层、薄膜，在生物材料、工程材料、热塑弹性体、胶粘剂、添加剂、涂料等方面有着广泛的应用，本发明实施例中使用的两亲性嵌段聚合物为嵌段式聚醚pluronic f127，是一种聚氧乙烯聚氧丙烯醚三嵌段共聚物，在无水乙醇、乙酸乙酯、氯仿中溶解，在乙醚或石油醚中几乎不溶，具有一定的起泡性，2.5％水溶液的ph值在5.0～7.5之间，水溶液在空气中较稳定，遇光则使ph值下降，对酸碱水溶液和金属离子稳定，本发明实施例中使用的嵌段式聚醚pluronic f127平均分子量为12600，采购于阿拉丁试剂有限公司；
41.正硅酸四乙酯：分子式为c8h
20
o4si，无色液体，稍有气味。熔点
‑
77℃，沸点165～169℃，能与乙醇和乙醚混溶，微溶于苯，几乎不溶于水，但能逐渐被水分解成氧化硅，在潮湿空气中逐渐混浊、静置后析出硅酸沉淀，无水分存在时稳定，蒸馏时不分解；易燃，高浓度时有麻醉性，有刺激性，本发明实施例中使用的正硅酸四乙酯为分析纯，采购于国药化学试剂有限公司；
42.离子液体：离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐，离子液体作为离子化合物，其熔点较低的主要原因是因其结构中某些取代基的不对称性使离子不能规则地堆积成晶体所致，它一般由有机阳离子和无机或有机阴离子构成，常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等，阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等，本发明实施例中使用的离子液体为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐，采购于阿拉丁试剂有限公司。
43.为了更好地理解本发明，下面结合附图，用具体实例来详细说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
44.实施例1一种有序介孔碳包埋纳米零价铁材料的制备方法
45.在42℃下，将1.4g嵌段式聚醚pluronic f127分散于7.5g乙醇中，搅拌0.5h，获得澄清溶液a；0.8g六水合氯化铁、0.05g柠檬酸钠、0.12g 1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐溶解在7.5g可溶性酚醛树脂中形成溶液b；将a和b液混合在一起不断搅拌，搅拌速率350r/min，边搅拌加入1.9g正硅酸四乙酯，2h后停止搅拌得到混合凝胶，将混合凝胶转移至培养皿，室温25℃下蒸发溶剂，转移至烘箱在100℃下进行热聚合24h，得到聚合物膜；将聚合物膜置于瓷舟，放入管式炉氮气氛围下加热，以升温速率1℃/min，从室温25℃升温至350℃后保温2h，随后以升温速率2℃/min，从350℃升温至900℃后保温3h；自然冷却至室温25℃后，将得到的黑色固体浸泡在2mol/l的naoh水溶液中24小时以除去二氧化硅，洗涤和干燥后获得有序介孔碳包埋纳米零价铁材料。
46.所述的可溶性酚醛树脂溶液具体制备方法为：10g苯酚置于烧瓶在42℃下熔融，并在搅拌转速300r/min的条件下加入1g质量分数为20％氢氧化钠水溶液混合，5min后加入14g甲醛，升温至75℃，继续搅拌1h；冷却至室温后，用2mol/l盐酸溶液调节ph值到7.0，在50℃的温度下真空干燥箱除去水；烘干后的产物溶于乙醇配制成质量分数为20％的可溶性酚
醛树脂溶液。
47.有序介孔碳包埋纳米零价铁材料的透射电镜图如图1所示，可以看出零价铁纳米粒子部分镶嵌在介孔骨架中，部分暴露于介孔孔道，具有极高的稳定性，也有效的防止了铁纳米粒子的团聚。
48.对比例1一种有序介孔碳包埋纳米零价铁材料的制备方法
49.在42℃下，将1.4g嵌段式聚醚pluronic f127分散于7.5g乙醇中，搅拌0.5h，获得澄清溶液a；0.8g六水合氯化铁、0.17g 1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐溶解在7.5g可溶性酚醛树脂中形成溶液b；将a和b液混合在一起不断搅拌，搅拌速率350r/min，边搅拌加入1.9g正硅酸四乙酯，2h后停止搅拌得到混合凝胶，将混合凝胶转移至培养皿，室温25℃下蒸发溶剂，转移至烘箱在100℃下进行热聚合24h，得到聚合物膜；将聚合物膜置于瓷舟，放入管式炉氮气氛围下加热，以升温速率1℃/min，从室温25℃升温至350℃后保温2h，随后以升温速率2℃/min，从350℃升温至900℃后保温3h；自然冷却至室温25℃后，将得到的黑色固体浸泡在2mol/l的naoh水溶液中24小时以除去二氧化硅，洗涤和干燥后获得有序介孔碳包埋纳米零价铁材料；
50.所述的可溶性酚醛树脂溶液制备方法同实施例1。
51.对比例2一种有序介孔碳包埋纳米零价铁材料的制备方法
52.在42℃下，将1.4g嵌段式聚醚pluronic f127分散于7.5g乙醇中，搅拌0.5h，获得澄清溶液a；0.8g六水合氯化铁、0.17g柠檬酸钠、溶解在7.5g可溶性酚醛树脂中形成溶液b；将a和b液混合在一起不断搅拌，搅拌速率350r/min，边搅拌加入1.9g正硅酸四乙酯，2h后停止搅拌得到混合凝胶，将混合凝胶转移至培养皿，室温25℃下蒸发溶剂，转移至烘箱在100℃下进行热聚合24h，得到聚合物膜；将聚合物膜置于瓷舟，放入管式炉氮气氛围下加热，以升温速率1℃/min，从室温25℃升温至350℃后保温2h，随后以升温速率2℃/min，从350℃升温至900℃后保温3h；自然冷却至室温25℃后，将得到的黑色固体浸泡在2mol/l的naoh水溶液中24小时以除去二氧化硅，洗涤和干燥后获得有序介孔碳包埋纳米零价铁材料。
53.所述的可溶性酚醛树脂溶液制备方法同实施例1。
54.对比例3一种有序介孔碳包埋纳米零价铁材料的制备方法
55.在42℃下，将1.4g嵌段式聚醚pluronic f127分散于7.5g乙醇中，搅拌0.5h，获得澄清溶液a；0.8g六水合氯化铁溶解在7.5g可溶性酚醛树脂中形成溶液b；将a和b液混合在一起不断搅拌，搅拌速率350r/min，边搅拌加入1.9g正硅酸四乙酯，2h后停止搅拌得到混合凝胶，将混合凝胶转移至培养皿，室温25℃下蒸发溶剂，转移至烘箱在100℃下进行热聚合24h，得到聚合物膜；将聚合物膜置于瓷舟，放入管式炉氮气氛围下加热，以升温速率1℃/min，从室温25℃升温至350℃后保温2h，随后以升温速率2℃/min，从350℃升温至900℃后保温3h；自然冷却至室温25℃后，将得到的黑色固体浸泡在2mol/l的naoh水溶液中24小时以除去二氧化硅，洗涤和干燥后获得有序介孔碳包埋纳米零价铁材料。
56.所述的可溶性酚醛树脂溶液制备方法同实施例1。
57.测试例有序介孔碳包埋纳米零价铁材料的比表面积和氮元素含量测试
58.有序介孔碳包埋纳米零价铁材料的比表面积和氮元素含量测试结果如表1所示。
59.表1有序介孔碳包埋纳米零价铁材料的比表面积测试结果和氮元素含量结果
[0060] 比表面积(m2/g)氮元素含量(％)
实施例1735.30.5对比例1669.70.3对比例2634.9/对比例3612.5/
[0061]
由测试结果和具体方式可以看出，不加柠檬酸钠、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐制备的有序介孔碳包埋纳米零价铁材料的比表面积最低；加入柠檬酸钠、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐中一种，制备的有序介孔碳包埋纳米零价铁材料的比表面积有所提高；加入柠檬酸钠和1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐的实施例1有最高比表面积。这些结果可能是柠檬酸钠和1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐在高温下能作为刻蚀碳基体的活化试剂，增加对介孔碳基体的刻蚀，从而提高材料的比表面积。
[0062]
加入柠檬酸钠和1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐制备的实施例1比只加入1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐制备的对比例1相比，氮含量有所上升。这表明虽然柠檬酸钠和1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐增加了对碳基体的刻蚀，却加强了氮原子在碳骨架结构的掺杂，更多的氮掺杂可能提高材料的电子转移速率，提高材料的催化性能。
[0063]
实施例2ph对有序介孔碳包埋纳米零价铁材料去除cr
6
的影响
[0064]
用0.1mol/l的naoh和0.1mol/l的hno3调节2000mg/l的cr
6
标准溶液，获得浓度为80mg/l、ph值分别为3，4，5，6，7，8，9的cr
6
溶液；取250ml不同ph的cr
6
溶液于锥形瓶，平行设定三组，分别加入100mg实施例1制备的有序介孔碳包埋纳米零价铁材料，将锥形瓶放上摇床，25℃下，以150r/min，震荡2h；取上清液过0.45μm滤膜后测试吸光度，计算去除率，取其平均值。结果如图2所示，可以看出随着ph增加，有序介孔碳包埋纳米零价铁材料cr
6
的去除先上升后下降明显。这可能是在酸性条件，溶液中有大量h

，可以促进反应向利于cr
6
还原的方向移动，并进一步发生氧化还原反应，使cr
6
还原成cr
3
；h

也可以有效抑制表面沉淀物的形成，使其表面的活性位不被掩蔽，从而使cr
6
与活性反应位点充分接触；同时，ph还会影响cr
6
的存在形态和表面有序介孔碳包埋纳米零价铁材料表面状态，当溶液由酸性变为碱性时，cr
6
的离子形态会由hcro4‑
转变为cro
42
‑
或cr2o
72
‑
，hcro4‑
相较于其他离子形态具有低吸附自由能，更加容易被吸附；当溶液ph较高，负电荷表面与cr
6
之间会产生静电斥力抑制cr
6
的吸附，造成去除率的降低；oh
‑
浓度过大，fe
3
与oh
‑
会表面形成铁氢氧化物钝化层，阻碍与cr
6
之间的电子传递，使cr
6
还原去除效率降低。
[0065]
实施例3有序介孔碳包埋纳米零价铁材料对cr
6
去除的应用
[0066]
将250mlph＝4的cr
6
溶液，浓度为50mg/l、100mg/l、150mg/l、200mg/l，平行设定三组，分别加入100mg实施例1制备有序介孔碳包埋纳米零价铁材料，将锥形瓶放上摇床，25℃下，以150r/min，震荡2h；每隔20min，吸取5ml上清液过0.45μm滤膜后测试吸光度，计算cr
6
的去除量，取其平均值。结果如图3所示，可以看出随着初始cr
6
浓度的增加，去除量也增大，对cr
6
的去除量达123.6mg/g。
[0067]
取1000mg上述完成吸附实验的有序介孔碳包埋纳米零价铁材料，在500ml 0.2mol/l的盐酸中浸泡2h，用磁铁分离不溶物、洗涤、置于恒温烘箱在60℃干燥6h；取500mg干燥后的材料于500ml浓度为0.2mol/l nabh4的水溶液，25℃下，以150r/min，震荡脱附8h后用磁铁分离，洗涤后，置于恒温烘箱在60℃干燥6h；按本实施例的试验方法，在浓度为200mg/l的cr
6
溶液再次完成试验。测试结果如图4所示，在连续进行五次再生实验后，吸附
量仍然能保持初始值的85.1％，这表明本发明制备的有序介孔碳包埋纳米零价铁材料可以重复用于水体中的cr
6
去除。
[0068]
应用例有序介孔碳包埋纳米零价铁材料对cr
6
去除
[0069]
将250mlph＝4的浓度为80mg/l的cr
6
溶液放入锥形瓶，分别加入100mg实施例1和对比例1～3制备有序介孔碳包埋纳米零价铁材料，每组实施例和对比例平行设置3组，将这些锥形瓶放上摇床，25℃下，以150r/min，震荡2h；上清液过0.45μm滤膜后测试吸光度，计算cr
6
的去除量，取其平均值，计算去除率。结果表明有序介孔碳包埋纳米零价铁材料cr
6
去除符合一级反应动力学方程，拟合的表观速率常数k
obs
和cr
6
去除率的结果如表1所示。k
obs
的大小反映了反应速率的快慢，一般来说，k
obs
越大代表反应速率越快。
[0070]
由实施例1和对比例1～3的测试结果可以看出，不加柠檬酸钠、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐制备的有序介孔碳包埋纳米零价铁材料表观速率常数k
obs
和cr
6
去除率最低；加入柠檬酸钠、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐中一种，制备的有序介孔碳包埋纳米零价铁材料表观速率常数k
obs
和cr
6
去除率有所上升；添加柠檬酸钠、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐制备的有序介孔碳包埋纳米零价铁材料的表观速率常数k
obs
和cr
6
去除率最高。这可能是因为柠檬酸钠的fe
3
配位作用，让fe
3
更好的在混合凝胶中均匀分散，高温碳化时铁物种被原位还原不易形成团聚和堵塞介孔碳的孔道结构；1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐和柠檬酸钠起到了协同作用，提高了fe
3
的配位效果让铁物种分布更均匀。同时，在介孔碳中引入了氮元素，提高了电子转移速率，使得有序介孔碳包埋纳米零价铁材料具有更多的活性位点；氮的掺入也可能改善介孔碳孔道表面的浸润性，增强有序介孔碳包埋纳米零价铁材料与cr
6
接触的几率；极大的增强了cr
6
去除效果。
[0071]
表2不同有序介孔碳包埋纳米零价铁材料对cr
6
去除率
[0072] k
obs
(min
‑1)cr
6
去除率(％)实施例10.4695.2对比例10.2973.6对比例20.1665.7对比例30.09146.3
[0073]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。