[發明專利]仿“呼吸-光合作用”的分層TiO2

在審

• 申請號: 202110364832.1
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113058543A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 胡京宇;楊喆;孔正;姚戎;潘玉航;沈意;宋爽
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J20/08
• 分類號: B01J20/08;B01J20/30;B01J20/34;B01J21/10;B01J21/20;C02F1/28;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發明公開了仿“呼吸?光合作用”的分層TiO₂/LDH吸附劑在降解水體中有機污染物中的應用，所述吸附劑是以TiO₂顆粒為光催化劑，將TiO₂顆粒負載在分層層狀鎂鋁雙氫氧化物LDH基底上，形成的分層TiO₂/LDH復合材料。該吸附劑保留了LDH原始的層狀結構，通過LDH分層后再與TiO₂復合，最大限度地接觸LDH層的表面,且具有仿“呼吸?光合作用”的性質。本發明的吸附劑克服了傳統吸附劑吸附速率受限于過慢的再生動力學難題，先通過吸附作用富集污染物，然后在太陽光下光催化實現污染物的降解和吸附劑的再生，達到循環利用的效果。本發明的吸附劑對有機染料具有較高的吸附容量，而且由于吸附劑的結構緊密，孔隙密度大，提高了對污染物的吸附速率，可用于環保、化工等領域。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，尤其涉及仿“呼吸-光合作用”的分層 TiO₂/LDH吸附劑在降解水體中有機污染物中的應用。

背景技術

近年來，我國地表水體有機污染日益嚴重，污染事件被頻繁報道，水污染治理迫在眉睫。然而傳統水處理技術(如反滲透膜法，活性污泥法等)成本高，技術難度大。吸附-再生法由于對處理復雜水體具有普適性，成本低，非常適用于天然水體的污染治理。但是，吸附材料(如活性炭，聚丙烯酰胺，沸石分子篩等)具有的微孔和顆粒狀形貌極大的影響吸附效率和回收過程。同時，再生過程主采用的高溫脫附或強酸浸提，能耗高，污染大。因此，構建一種兼具強吸附和太陽光再生與一體的吸附材料實現水污染的治理，其有望成為傳統水處理工藝革新的有效手段。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供仿“呼吸-光合作用”的分層TiO₂/LDH吸附劑在降解水體中有機污染物中的應用，本發明的吸附劑既對有機染料具有較高的吸附容量，而且由于吸附劑材料的結構緊密，孔隙密度大，大大提高了對有機污染物的吸附速率，吸附-再生過程由于LDH 的強抗氧化能力，提高了光催化劑TiO₂的光吸收效率。

所述的仿“呼吸-光合作用”的分層TiO₂/LDH吸附劑在降解水體中有機污染物中的應用，其特征在于所述吸附劑是以TiO₂顆粒為光催化劑，將TiO₂顆粒負載在分層層狀鎂鋁雙氫氧化物LDH基底上，形成的分層TiO₂/LDH復合材料。

所述的仿“呼吸-光合作用”的分層TiO₂/LDH吸附劑在降解水體中有機污染物中的應用，其特征在于所述吸附劑的制備方法包括如下步驟：

1)采用尿素水解法水熱合成CO₃^2--LDH，即得到以CO₃^2-作為插層陰離子的LDH材料；

2)然后采用鹽酸法從制備的CO₃^2--LDH中脫除碳酸根離子，具體步驟為：將0.4～3.0g步驟1)所得CO₃^2--LDH材料分散到400～600mL含有0.5～1.5M NaNO₃和2.0～4.0mM HNO₃的水溶液中，氮氣吹掃后密封，室溫攪拌反應40～60 h；反應結束后離心分離，所得固體用水洗滌后即得MgAlNO₃-LDH，將其標記為NO₃-LDH材料；

3)將步驟2)所得NO₃-LDH材料與甲酰胺按照0.001～0.003的固液比混合，固液比的單位是g/mL，氮氣吹掃后密封，超聲處理形成膠體懸浮液；