1.一种具有高比表面积Zr改性的磁性介孔二氧化硅微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,制备四氧化三铁磁性微球;
将质量为0.5‑1g的氯化铁(Ⅲ)六水合物和0.1‑0.3g柠檬酸三钠溶于10‑20mL无水乙二醇中磁力搅拌0.5‑2h;然后再加入1‑2g无水乙酸钠磁力搅拌1‑1.5h;将搅拌后溶液倒入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜内进行水热反应;最后所得黑色产物用水和无水乙醇洗涤三次,在60‑80℃下干燥12h,产物命名为Fe3O4;
第二步,制备单层硅包覆磁性复合微球;
采用水解法制备单层硅包覆Fe3O4磁性复合微球。取0.1‑0.2g步骤(1)制备的Fe3O4分散至200‑400mL无水乙醇中超声,随后加入5‑10mL浓氨水和10‑18mL去离子水,机械搅拌30‑
45min后,快速加入0.2‑0.5mL TEOS后继续搅拌2‑3h,产物用无水乙醇和去离子水洗涤3‑4次,并在55‑65℃下干燥;
第三步,制备双层硅包裹磁性介孔微球;
取0.2‑1g CTAB溶于去离子水中搅拌溶解完全,加入0.2‑1g步骤(2)制备的单层硅磁性复合微球和0.5‑1mL浓氨水后超声,再加入15‑20mL环己烷,机械搅拌5‑15min后,再缓慢滴加2‑2.5mL TEOS,随后在恒温25‑40℃下搅拌10‑12h,产物用水和乙醇洗涤并干燥。然后用高温煅烧法去除产物中的模板剂;
第四步,合成锆改性的磁性介孔硅球;
称取0.1‑0.5g步骤(3)制备的双层硅磁性复合微球分散至30‑40mL无水乙醇中,再加入硝酸氧锆0.1‑0.5g机械搅拌6‑8h,搅拌完成后用水和乙醇洗涤并在50‑60℃下干燥10‑12h。
最后所得产物在马弗炉中高温煅烧。
2.根据权利要求1所述的一种具有高比表面积Zr改性的磁性介孔二氧化硅微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,制备四氧化三铁磁性微球;
将质量为0.65g的氯化铁(Ⅲ)六水合物和0.2g柠檬酸三钠溶于20mL无水乙二醇中磁力搅拌1h;然后再加入1.2g无水乙酸钠磁力搅拌1h;将搅拌后溶液倒入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜内进行水热反应;最后所得黑色产物用水和无水乙醇洗涤三次,在60℃下干燥
12h,产物命名为Fe3O4;
第二步,制备单层硅包覆磁性复合微球;
采用水解法制备单层硅包覆Fe3O4磁性复合微球。取0.15g步骤(1)制备的Fe3O4分散至
200mL无水乙醇中超声,超声时间为30min,随后加入10mL浓氨水和18mL去离子水,机械搅拌
30min后,快速加入0.5mL TEOS后继续搅拌2h,机械搅拌温度为40℃,机械搅拌转速为600r/min,产物用无水乙醇和去离子水洗涤3次,并在60℃下干燥;
第三步,制备双层硅包裹磁性介孔微球;
取0.5g CTAB溶于去离子水中搅拌溶解完全,加入0.2g步骤(2)制备的单层硅磁性复合微球和0.8mL浓氨水后超声,超声时间为30min,再加入20mL环己烷,机械搅拌10min后,再缓慢滴加2.5mL TEOS,随后在恒温30℃下搅拌12h,产物用水和乙醇洗涤并干燥。然后用高温煅烧法去除产物中的模板剂,高温煅烧条件为450℃保持4h,每分钟升温1℃;
第四步,合成锆改性的磁性介孔硅球;
称取0.1g步骤(3)制备的双层硅磁性复合微球分散至40mL无水乙醇中,再加入硝酸氧锆0.12g机械搅拌6h,搅拌完成后用水和乙醇洗涤并在60℃下干燥12h,最后所得产物在马弗炉中高温煅烧。
3.根据权利要求1所述的一种具有高比表面积Zr改性的磁性介孔二氧化硅微球的制备方法,其特征在于,所述第四步中合成锆改性的磁性介孔硅球;称取0.1g步骤(3)制备的双层硅磁性复合微球分散至40mL无水乙醇中,再加入硝酸氧锆0.23g机械搅拌6h,搅拌完成后用水和乙醇洗涤并在60℃下干燥12h,最后所得产物在马弗炉中高温煅烧,高温煅烧条件为
550℃保持5h,每分钟升温5℃。
4.根据权利要求1所述的一种具有高比表面积Zr改性的磁性介孔二氧化硅微球的制备方法,其特征在于,所述第四步中合成锆改性的磁性介孔硅球;称取0.1g步骤(3)制备的双层硅磁性复合微球分散至40mL无水乙醇中,再加入硝酸氧锆0.46g机械搅拌6h,搅拌完成后用水和乙醇洗涤并在60℃下干燥12h最后所得产物在马弗炉中高温煅烧,高温煅烧条件为
550℃保持5h,每分钟升温5℃。
5.根据权利要求2所述的一种具有高比表面积Zr改性的磁性介孔二氧化硅微球的制备方法,其特征在于,第三步,中所述的产物双层硅磁性复合微球的比表面积为:717.90‑
2 ‑1 3 ‑1
958.66m g ,孔容为:1.40‑0.1.43cm g ,孔径为:5.98‑5.98nm;
2 ‑1
第四步中所述的产物锆改性的磁性介孔硅球的比表面积为:483.61‑515.27m g ,孔
3 ‑1
容为:1.36‑1.37cm g ,孔径为:10.66‑11.30nm。
6.根据权利要求2所述的一种具有高比表面积Zr改性的磁性介孔二氧化硅微球的制备方法,其特征在于,所述第一步中水热反应条件为200℃反应12h。
7.根据权利要求1或2所述的一种具有高比表面积Zr改性的磁性介孔二氧化硅微球的制备方法,其特征在于,所述第三步中机械搅拌转速为400r/min。
8.根据权利要求2所述的一种具有高比表面积Zr改性的磁性介孔二氧化硅微球的制备方法,其特征在于,所述第四步中Zr的掺杂量为0.12‑0.46g。
9.根据权利要求1‑8所述的一种具有高比表面积Zr改性的磁性介孔二氧化硅微球的应用,其特征在于,所述Zr改性的磁性介孔二氧化硅微球吸附去除废水中抗生素类的应用;
将所制备的吸附剂分别投到pH2‑10范围的含抗生素的废水中,搅拌或震荡1‑2h后即可达到去除效果;
所述含抗生素废水的初始浓度为:10‑100mg/L;
吸附剂脱附的具体操作为:将吸附后离心得到的吸附剂加入到去离子水和H2O2液中持续搅拌10h;所得混合液在7500‑10000rpm转速下离心10‑40min,然后用去离子水和乙醇洗涤产物至中性,在60℃下干燥过夜得产物。
10.根据权利要求9所述的一种具有高比表面积Zr改性的磁性介孔二氧化硅微球的应用,其特征在于,所述溶液具体为:20mL去离子水加20mL 15%H2O2;
所述乙醇为:95%乙醇或无水乙醇。