[發明專利]一種鈣鈦礦磁性納米材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211331052.8
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115920832A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 周明;趙樂凱;馬瀟;邢衛紅
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京工大膜應用技術研究所有限公司
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/72;B01J23/83;B01J37/03;C02F101/30
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

本發明涉及一種鈣鈦礦磁性納米材料及其制備方法，該材料分子結構式為Lasubgt;x/subgt;Fesubgt;0.55/subgt;Tisubgt;y/subgt;Cosubgt;0.45?y/subgt;Osubgt;3/subgt;。先將鑭、鐵和鈷金屬鹽溶于水中攪拌，得混合的金屬鹽水溶液；然后將鈦金屬有機化合物前驅體和醇的水溶液混合，加熱攪拌得二氧化鈦溶膠；再將二氧化鈦溶膠滴加至金屬鹽水溶液中，加入絡合劑，再調節pH，加熱攪拌，蒸發形成粘稠狀凝膠；烘干后，煅燒，制得鈣鈦礦磁性納米材料。本發明制備過程簡易。該材料對水中有機污染物展現出優異的吸附性能，吸附容量大且吸附速率快；材料兼具有催化性，能活化氧化劑并原位降解有機吸附質，實現污染物徹底去除及吸附劑快速再生；材料的磁性可以便于吸附劑的回收與循環利用。該材料面向水中微污染物治理具有突出的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種鈣鈦礦磁性納米材料及其制備方法和應用，尤其涉及一種水處理領域兼具高效吸附與催化性能的鈣鈦礦型La_xFe_0.55Ti_yCo_0.45-yO₃磁性納米材料及其制備方法和應用。

背景技術

吸附是廢水處理中對有機污染物清除最廣泛的處理技術之一，主要利用吸附材料自身密集孔結構、超大比表面積、高孔容率、以及表面活性基團，通過物理或化學作用將有機物分子吸附到吸附材料的表面以及孔結構中，從而達到去除水中污染物的目的。目前應用最普遍的吸附材料是活性炭材料，其制備原材料豐富，但是制備成本高，可再生性差；而低成本的吸附材料如粘土礦物、粉煤灰，雖然成本低廉，但吸附容量低，吸附效果差，適用范圍窄。開發低成本、高吸附容量、可分離再生的吸附材料是節能減排水處理的關鍵材料。

中國發明專利CN111517325A報道了一種聚多巴胺修飾的碳材料吸附材料。該吸附材料不僅具有活性碳的多孔結構，且經聚多巴胺修飾，表面富含亞胺基、酚羥基活性基團；改性后對水中亞甲基藍(濃度20ppm-400ppm)去除效率由50.5％提高至99.2％。中國發明專利CN112121771A報道了一種用于去除難降解有機污染物的生物質吸附材料。該吸附材料以農業廢棄物玉米苞葉為原料，酸化處理玉米苞葉粉末，將金屬離子負載在其表面，對鹽酸四環素的吸附容量達100mg/g。但這些吸附材料使用量較大，循環性差，回收困難。中國發明專利CN112588256A報道了一種磁性納米雙金屬氧化物Fe₃O₄/Co₃O₄吸附材料，對四環素廢水(濃度28ppm)去除效率在6h后達到92.7％，吸附材料因具有磁性易于回收，但其吸附速率較慢，吸附效率較低。而吸附污染物的脫附、降解與去除仍需研究與解決。

發明內容

本發明的目的是為了改進現有技術的不足而提供一種鈣鈦礦磁性納米材料，本發明的另一目的是提供上述材料的制備方法，本發明還有一目的是提供上述材料在吸附廢水有機污染物中的應用。

本發明的思路為：制備高性能的磁性納米吸附材料以提高水中難降解、痕量濃度的有機污染物去除效率。所制得由過渡金屬鑭、鐵、鈷、鈦構成的新型鈣鈦礦氧體材料，對水中有機污染物(如染料、抗生素等)展現了優異的吸附容量與效率。同時，該材料具有磁性有利于吸附劑的高效分離與回收。該材料具有的催化活性，可以活化氧化劑，原位快速降解所吸附的污染物，實現吸附劑的高效再生。該磁性納米材料作為一種新型吸附劑對于水中微污染物的富集與去除具有突出的水質治理效率與技術經濟性。

本發明的技術方案：