[發明專利]一種微納分級結構金屬氧化物納米吸附材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201911250200.1
• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN110801804A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 張勇;廖敏和;仲勇;金震;黃健;羅濤;胡群林;王思滿;徐廣松
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學;南京四友環保科技有限公司
• 主分類號: B01J20/04
• 分類號: B01J20/04;B01J20/06;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王術娜

本發明提供了一種微納分級結構金屬氧化物納米吸附材料及其制備方法，屬于吸附材料技術領域。本發明提供的微納分級結構金屬氧化物納米吸附材料的制備方法，包括如下步驟：將金屬鹽和氫氧根緩釋劑溶解于粘性溶劑中，得到原料混合液；所述氫氧根緩釋劑為在液相反應過程中可釋放氫氧根離子和碳酸根離子的化合物；將所述原料混合液進行液相反應，得到納米吸附材料前驅體；將所述納米吸附材料前驅體經退火處理，得到微納分級結構金屬氧化物納米吸附材料。本發明所提供的制備方法在整個反應過程中無需表面活性劑，消除了表面活性劑對吸附材料的不利影響，且產物具有分散性好和尺寸均一的優勢，具有優異的吸附性質，可用于水中污染物的高效去除。

技術領域

本發明涉及吸附材料領域，尤其涉及一種微納分級結構金屬氧化物納米吸附材料及其制備方法。

背景技術

水是人類生存不可或缺的資源，因此水中污染物的去除是國內外共同關注的重要問題。傳統的水處理方法包括生物化學法、化學氧化法、沉淀-絮凝作用法、反滲透法、蒸餾作用法和吸附法等。其中，吸附法是其中最行之有效的方法之一，也是最佳的選擇之一。因此，發展具有高吸附容量的吸附劑材料去除水中重金屬離子和有機污染物是一項非常有意義的工作。

金屬氧化物是一種常用的吸附劑，其有著溶解度小、材料易于獲取、吸附速率快等優點。但傳統金屬氧化物吸附材料存在著吸附容量小、分散性差、易飽和等缺點，這嚴重限制了其在實際中的應用。污染物的吸附往往發生在吸附材料的表面，因此增加吸附材料的比表面積可以大幅增加其吸附性能。納米金屬氧化物擁有粒徑小、比表面積大等優點，這可為吸附提供更多的活性位點，然而由于納米材料表面能大，納米金屬氧化物顆粒往往易團聚，從而失去納米尺度所帶來的優異性質，影響到實際的吸附處理效果。為此，很多研究人員嘗試將納米金屬氧化物材料組裝起來，形成微納分級結構，以減少其團聚行為，從而在應用中凸顯納米材料的優異性質。微納分級結構金屬氧化物納米吸附材料的合成方面已經有了很多報道，其中最常用的方法是水熱法，這種方法需要高溫高壓的反應條件，并且，為了獲得具有微納分級結構的吸附材料往往需要添加CTAB等表面活性劑。高溫高壓反應有一定的安全隱患，并且表面活性劑很難從樣品表面完全清洗干凈，這很容易影響樣品的吸附性能。從外。還可以通過低溫液相法制備微納分級結構金屬氧化物納米吸附材料，然而該方法也需要添加表面活性劑，所得吸附材料的吸附性能也受到殘留表面活性劑的不利影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微納分級結構金屬氧化物納米吸附材料及其制備方法，本發明提供的制備方法不需要加入表面活性劑即可得到微納分級結構金屬氧化物納米吸附材料，有效提高了微納分級結構金屬氧化物納米吸附材料的吸附性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種微納分級結構金屬氧化物納米吸附材料的制備方法，包括如下步驟：

將金屬鹽和氫氧根緩釋劑溶解于粘性溶劑中，得到原料混合液；所述氫氧根緩釋劑為在液相反應過程中可釋放氫氧根離子和碳酸根離子的化合物；

將所述原料混合液進行液相反應，得到納米吸附材料前驅體；

將所述納米吸附材料前驅體經退火處理，得到微納分級結構金屬氧化物納米吸附材料。

優選地，所述粘性溶劑的粘度為1.5～600mPa·s。

優選地，所述粘性溶劑為水和水溶性有機溶劑的混合液，所述水溶性有機溶劑包括甘油、乙二醇、乙醇、丙酮、二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺和硅油中的至少一種。

優選地，所述原料混合液中金屬鹽的濃度為0.01～2.00mol/L；所述金屬鹽與氫氧根緩釋劑的摩爾比為1:1～13。

優選地，所述氫氧根緩釋劑包括尿素和/或六次甲基亞胺。

優選地，所述液相反應的溫度為70～200℃，時間為2～24h。