[發(fā)明專利]一種二維材料的制備方法及利用其吸附水中磷的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111187555.8
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN113976080B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊啟中;金永林;徐剛;徐雅婷;程啟鵬;王少杰;支玉鑫;章力干;葉新新;郜紅建
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 北京壹川鳴知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11765
• 代理人: 范宇皓

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種二維材料的制備方法及利用其吸附水中磷的方法，所述二維材料的制備方法包括如下步驟：一、制備Ti₃C₂；二、利用所述Ti₃C₂制備具有夾心層的Ti₃C₂Mxene二維材料。所制備的二維材料具有多層夾心層，能夠?qū)λ辛走M行很好的吸附，且通過設(shè)置合理的吸附濃度和吸附時間等，能夠獲得最好的吸附效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水處理材料及水處理方法，尤其涉及一種二維材料的制備方法及利用其吸附水中磷的方法。

背景技術(shù)

隨著我國工業(yè)化進程的不斷發(fā)展，大量污染物排入河流湖泊中，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化日益加重，在污染水質(zhì)的同時，河湖底層堆積的有機物質(zhì)在厭氧條件分解產(chǎn)生的有害氣體和一些浮游生物產(chǎn)生的生物毒素也會造成魚類等生物的死亡。而水中藻類等生物對磷的敏感性，是有限抑制水體富營養(yǎng)化的重要因子。因此，在水資源有限且污染日益嚴重的今天，如何有效地去除水體中磷顯得極為重要。

水體除磷的方法主要包括生物法、化學(xué)法以及吸附法等方法，其中吸附法因操作簡單，吸附速度快，成本低，因而飽受青睞。這種方法的關(guān)鍵在于吸附劑的選擇，目前常用的吸附劑包括工業(yè)爐渣，黏土礦物，生物炭等，但這些材料吸附容量有限，在實際應(yīng)用時易受干擾，處理不當還存在二次污染的風險。因此開發(fā)穩(wěn)定高效的除磷吸附劑具有重要意義。

MXene是一種由金屬碳/氮化物組成，結(jié)構(gòu)類似石墨烯的二維無機化合物。這種材料具有大活性表面積，可以快速轉(zhuǎn)移電荷，產(chǎn)生強界面偶聯(lián)，同時具備良好的親水性和導(dǎo)電性，使其在傳感、能源存儲、降解以及吸附等諸多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前，關(guān)于MXene材料性能等方面的研究報道較多，但是在水體污染物吸附應(yīng)用方面的研究報道鮮見。而且，現(xiàn)有的Mxene對水中磷的吸附能力有限，難以滿足要求。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)缺陷，迫切需要研制一種新型的二維材料及其吸附水中磷的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，提供一種二維材料的制備方法及利用其吸附水中磷的方法，所制備的二維材料具有多層夾心層，能夠?qū)λ辛走M行很好的吸附，且通過設(shè)置合理的吸附濃度和吸附時間等，能夠獲得最好的吸附效果。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種二維材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

一、制備Ti₃C₂，其具體包括：

(1.1)、將氫氟酸勻速緩慢倒入聚四氟乙烯杯中；

(1.2)、將Ti₃AlC₂緩慢加入到聚四氟乙烯杯中，形成溶液；

(1.3)、將燒杯中的溶液倒入磁力攪拌器中，在室溫下進行均勻攪拌；

(1.4)、將攪拌后的溶液轉(zhuǎn)移到離心機中，進行離心分離；

(1.5)、離心結(jié)束后將離心管內(nèi)的沉淀用脫氧水進行反復(fù)攪拌和離心分離，并在每一次離心分離結(jié)束后測量上清液體pH值，當上清液體pH＝6時停止攪拌和離心分離，并將沉淀從離心管中取出，置于真空環(huán)境中于室溫下干燥處理，即制得Ti₃C₂；

二、制備具有夾心層的Ti₃C₂ Mxene二維材料，其具體包括：

(2.1)、研磨：將步驟一制備的Ti₃C₂和磷酸鈣放入氧化鋯研磨罐中，并在氧化鋯研磨罐中對稱放入球磨儀，進行研磨，形成均勻樣品；