[發明專利]一種陽離子樹脂基負載CdS復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200910232274.2
• 申請日: 2009-12-10
• 公開（公告）號: CN101708464A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 呂路;謝英梅;潘丙才;張煒銘;李明慧;張全興
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J31/26;C02F1/28;C02F1/30
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種具有吸附及原位光催化降解效果的復合功能材料及其制備 方法，更具體的說是一種陽離子交換樹脂基負載CdS復合材料及其制備方法。

背景技術

半導體光催化不僅能將環境中的有害有機物降解為CO₂和H₂O，而且可以氧 化去除大氣中低濃度的NOx和含硫化合物(如H₂S、SO₂)等有毒氣體。另外， 光催化劑還具有殺菌、除臭、防霧、自潔凈等作用。它已成為近年來日益受重視 的環境污染治理新技術。在已研究的光催化劑中，CdS的吸收帶隙較小(2.4eV)， 有利于可見光的直接吸收利用，因此受到廣泛關注。

目前的研究中大都將CdS粉末與廢水組成懸浮體系，而懸浮體系由于存在后 續分離和回收過程較繁、催化劑活性成分損失較大、容易凝聚和中毒等問題，使 其很難在實際水處理中廣泛應用。將CdS固定在某種載體能很好地解決這些問 題。因此，CdS的活性和固定化是其能否實用的決定性因素。近年來國外也有報 道采用酸性陽離子交換樹脂為原料，先進行離子交換然后再高溫碳化得到活性炭 復合光催化劑(The?synthesis?of?spherical?activated?carbons?containing?zinc?and?their photochemical?activity，Carbon?46(2008)1648-1655；Preparation?of?novel?TiP₂O₇carbon?composite?using?ion-exchanged?resin(C467)and?evaluation?for?photocatalytic decomposition?of?2-propanol，Applied?Catalysis?A：General?260(2004)163-168)。 然而，這些方法都需要高溫碳化處理，使得到的復合材料強度較差，而且樹脂原 有的功能結構也發生改變。

2007年南京大學申請了《一種基于納米顆粒無機功能劑的環境功能復合材 料》專利(專利號200710025037.X)，該專利采用具有納米孔結構的離子交換樹 脂或吸附樹脂為擔體，擔體的內表面涂布納米顆粒的無機功能劑，如水合氧化鐵、 水合氧化錳、磷酸鋯、硫代磷酸鋯、磷酸鈦。然而，這類復合材料上的無機納米 顆粒僅通過離子交換和表面沉積兩步反應合成。采用此種方法所得到的樹脂基無 機納米顆粒通常為無定形，只能用于環境介質中微量污染物的吸附分離。

發明內容

1.要解決的技術問題

針對現有樹脂基復合材料上的無機納米顆粒僅通過離子交換和表面沉積兩 步反應得到的無機納米顆粒只能為無定形的情況，本發明的目的旨在提供一種陽 離子樹脂基負載CdS復合材料及其制備方法，通過本發明將CdS納米顆粒固載 到陽離子交換樹脂表面，在不需高溫的條件下通過水熱法形成光催化所需的晶 型。

2.技術方案

本發明的技術方案如下：

一種陽離子樹脂基負載CdS復合材料，其結構組成包括：(1)復合材料的 載體為具有酸性功能基團的陽離子交換樹脂；(2)載體的內外表面固載CdS納 米顆粒，固載的CdS納米顆粒為晶型結構。

本發明復合材料結構可以從圖1和圖2中材料內切面的透射電鏡(TEM) 圖中看出。圖中背景部分為樹脂載體的骨架，黑點代表CdS，從標尺可以看出， 無機材料CdS顆粒尺寸為納米級，且均勻分散在樹脂孔內。

復合材料的顆粒粒徑為0.5-1.5mm，固載于樹脂內外表面的CdS負載量以重 量計為20～30％，無機材料CdS顆粒尺寸為5-100nm，其晶型為閃鋅礦、纖維鋅 礦或閃鋅礦和纖維鋅礦的混晶結構。

載體的樹脂骨架為苯乙烯系或丙烯酸系。樹脂骨架上含有強酸基團或弱酸基 團，其中強酸基團為磺酸基，弱酸基團為羧酸基、磷酸基或酚羥基。載體優選為 D001、D113、Amberlite?15、Amberlite?IR-120、Amberlite?IR-200、Amberlite?IR-120、 Lewatit?CNP-80或Ambelite?IRA-130樹脂

一種陽離子樹脂基負載CdS復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將水溶性Cd鹽溶于水中，得到溶液A；