[發明專利]一種多孔磁性超結構納米復合材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201210254063.0
• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN102814158A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 曹磊;王曼;倪永紅
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 方南

技術領域

本發明涉及一種多孔磁性超結構納米復合材料的制備方法及其應用

背景技術

隨著科技的發展，人們的生活日新月異，但也面臨著嚴峻的環境問題。近幾年，中國每年排出的工業廢水約為8×10⁸?m³，而且排放量逐年大幅遞增，其中含有鉻、鋅、銅、汞等大量重金屬離子。由于其較高的穩定性以及極強的毒性，工業廢水排放之前應該經過嚴格的處理。然而，在實際應用中，無論是活性炭還是分級的金屬氧化物都不能有效地從大量的水體中分離出來且很難再生。這樣必須進行進一步后處理，從而增加了應用的成本，可見這些問題在實際應用中必須加以考慮。磁性復合多孔材料的既具有強的吸附性又能在外磁場下分離的特點剛好彌補了上述缺點，然而磁性復合多孔材料在重金屬離子吸附領域的應用卻少有報道。

傳統制備Ni(OH)₂納米材料的方法主要包括固相沉淀轉化法、液相沉淀反應法、高能球磨法等，合成的產物形貌有花瓣狀、管狀、片狀、球狀。如Fu等以濃氨水為沉淀劑，在pH?9.0的體系中水熱48h后成功獲得了不同形貌的Ni(OH)₂材料。實驗顯示，反應溫度對Ni(OH)₂的形貌有非常大的影響：180℃下合成了花瓣狀β-Ni(OH)₂球；而在240℃下則為β-Ni(OH)₂納米片(《稀有金屬和硬質合金》，2012,?40(2),?29-32）。Li等以多孔氧化鋁為模板，0.1?mol/LNiCl₂溶液和1?mol/L氨水為反應物，采用化學沉積法制備了Ni(OH)₂納米管（《化學學報》，2005,?63(5),?411-415）。但此方法步驟較多且需重復操作，較為繁瑣。國外文獻對此類材料也進行了一定的報道，Cao等采用反相微乳液-水熱路線，在含有表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的正戊醇、環己烷和水的混合體系中以Ni(NO₃)₂·2H₂O和尿素為反應物，140℃下反應12小時制備出表面粗糙的α-Ni(OH)₂微球，并研究了其在堿性充電電池電極上的應用(Crystal?Growth?&?Design,?2007,?7(1),?170-174)。同時，Latha等通過無模板?(template-free)路線制備出中空的β-Ni(OH)₂微球（Physics?E,2009,41(7),1289-1292。但此方法需要鎳箔作為鎳源，在氨水體系中，150℃水熱反應24小時以上。原料不易獲得，且反應時間較長。此外，Bala等在油酸體系中，以十二烷基硫酸鈉(SDS)為表面活性劑，硼氫化鈉(NaBH₄)為還原劑成功合成了Ni/Ni(OH)₂核殼結構(Nanotechnology,?2009,?20,?415603)。Godsell等進一步研究了此核殼結構的磁性能(Journal?of?Physics?D:?Applied?Physics,?2011,?44,?325004)。但此材料為光滑球體，沒有多孔的特征，在金屬離子吸附方面無法進行應用。目前，大部分合成出來的Ni(OH)₂材料都用于鎳正極活性材料上。