一种具有良好吸附性能的纳米材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有良好吸附性能的纳米材料，由聚苯胺、纳米铁、生物炭复合而成。本发明专利技术还公开了一种具有良好吸附性能的纳米材料的制备方法和应用。本发明专利技术极好的解决了纳米零价铁表面氧化问题，并通过负载改性加强了材料的吸附性能；不仅能保留各自原有的特异性能,而且两组分之间还存在着相互协同作用,能够极大地提升基体聚苯胺的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有良好吸附性能的纳米材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及材料化学领域，尤其涉及一种具有良好吸附性能的纳米材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来水体污染日益严重，重金属污染治理更是成为了水污染控制中的热门话题。纳米零价铁因其较强的还原性和吸附性而受到普遍关注，可广泛去除重金属、有机物和无机物等多种环境污染物；聚苯胺合成方法简单、原料易得、化学稳定性好、具有很好导电性，把它和铁氧体纳米材料复合可以得到—类性能独特、兼具高聚物和铁氧体无机材料共同优点的功能材料；生物炭更是因为因其孔隙结构发达、比表面积巨大和独特的表面化学性质，对环境介质中的重金属离子有很强的吸附作用。现已公开石墨烯/空心四氧化三铁/聚苯胺纳米复合材料及其制备方法：以聚苯胺负载型纳米零价铁作为催化剂，以空气或氧气作为氧化剂，通过活化氧气，原位形成活性氧，对水中有机污染物可以进行降解。纳米铁材料优点在于其原料易得，制作原理简单，吸附性能良好；不足在于由于纳米铁粒子表面容易氧化使得反应活性降低，导致纳米铁粒子的使用寿命不长，严重阻碍了其实际应用。因此，解决纳米铁颗粒表面氧化问题，延长其使用寿命对于提高纳米铁粒子的还原效果具有重要意义。此外，通过纳米铁改性加强其吸附性能也至关重要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种能有效提高纳米铁粒子的还原效果，增强吸附性能的具有良好吸附性能的纳米材料及其制备方法和应用。本专利技术的实施例提供一种具有良好吸附性能的纳米材料，由聚苯胺、纳米铁、生物炭复合而成。一种具有良好吸附性能的纳米材料的制备方法，包括以下步骤：S1.制备生物炭；S2.用聚苯胺改性亚铁离子得到PANI/FeO复合纳米材料；S3.将步骤S2得到的PANI/FeO复合纳米材料附着在步骤S1得到的生物炭上，即得到具有良好吸附性能的纳米材料。进一步，所述步骤S1中，生物炭的具体制备方法为：将植物秸秆在100℃烘干，磨碎，并过2mm孔径的10目筛，将磨碎的植物秸秆在500℃恒温加热12h，冷却至室温后取出，即制得生物炭。进一步，所述步骤S2中，聚苯胺改性亚铁离子的具体方法为：由真空气体分配器输送高纯氮气作为保护气，溶解聚苯胺单体和FeSO4·7H2O，加入NaBH4溶液，澄清后洗涤，过滤，干燥，研磨，即得到PANI/FeO复合纳米材料。进一步，所述PANI/FeO复合纳米材料中Fe0的含量使用电感耦合等离子体发射光谱仪技术分析浸出溶液，采用浓HCl浸泡得到浸出溶液。进一步，所述步骤S3中，在PANI/FeO复合纳米材料中加入聚乙二醇作分散剂,再加入生物炭使PANI/FeO复合纳米材料充分分散，得到澄清分层的浊液，用水合乙醇洗涤过滤，放入真空干燥箱干燥，研磨，即得到具有良好吸附性能的纳米材料。一种具有良好吸附性能的纳米材料的应用，所述纳米材料能应用于吸附工业废水中各种重金属、地下水污染处理、非原位修复、处理各种有机污染物、土壤浸提液的处理、有机物脱氯。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：极好的解决了纳米零价铁表面氧化问题，并通过负载改性加强了材料的吸附性能；聚苯胺的存在使金属颗粒获得较高的分散度和稳定性，结构疏松的聚苯胺具有较大的比表面积,易于形成较多的催化活性点，所形成的有机聚苯胺和无机金属杂化复合物不仅能保留各自原有的特异性能,而且两组分之间还存在着相互协同作用,能够极大地提升基体聚苯胺的性能。附图说明图1是本专利技术一种具有良好吸附性能的纳米材料制备方法的一流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。本专利技术的实施例提供了一种具有良好吸附性能的纳米材料，由聚苯胺、纳米铁、生物炭复合而成。聚苯胺：聚苯胺(PANI)是一种新型导电高分子材料，分子中含有大量的氨基和亚胺基功能基团，对有机污染物和重金属离子具有良好的吸附作用。聚苯胺(PANI)因合成方便、原料易得及良好的环境稳定性而成为纳米复合材料的研究热点。聚苯胺的存在使金属颗粒获得较高的分散度和稳定性,这对纳米粒径金属粒子尤为重要。结构疏松的聚苯胺具有较大的比表面积,易于形成较多的催化活性点。由0.114g聚苯胺单体制备而成。纳米铁：随着纳米技术的飞速发展，纳米材料在环境污染治理方面的应用越来越广泛。水处理中常用的纳米材料有光催化材料、纳滤膜材料、纳米还原性材料和纳米吸附性材料等。其中纳米零价铁因其较强的还原性和吸附性而受到普遍关注，可广泛去除重金属、有机物和无机物等多种环境污染物。但由于纳米铁粒子易团聚且表面容易氧化使得反应活性降低，导致纳米铁粒子的使用寿命不长，严重阻碍了其实际应用。因此，解决纳米铁颗粒团聚和表面氧化问题，延长其使用寿命对于提高纳米铁粒子的还原效果具有重要意义。由5.56gFeSO4·7H20和NaBH4制备而成。生物炭：一种废弃物资源化利用的产物。因其孔隙结构发达、比表面积巨大和独特的表面化学性质，对环境介质中的重金属离子有很强的吸附作用，进而影响了重金属离子的迁移与归宿，因而成为一种新型环保材料。将芦苇叶杆在100℃下烘干12h，磨碎，过2mm孔径的10目筛。然后将磨碎后的蔗渣放入刚玉坩埚中，置于马弗炉内，500℃恒温加热12h，冷却至室温后取出，即制成生物炭样品。请参考图1，一种具有良好吸附性能的纳米材料的制备方法，包括以下步骤：S1.制备生物炭；生物炭的具体制备方法为：将植物秸秆在100℃烘干，磨碎，并过2mm孔径的10目筛，将磨碎的植物秸秆在500℃恒温加热12h，冷却至室温后取出，即制得生物炭。S2.用聚苯胺改性亚铁离子得到PANI/FeO复合纳米材料；聚苯胺改性亚铁离子的具体方法为：由真空气体分配器输送高纯氮气作为保护气，溶解聚苯胺单体和FeSO4·7H2O，加入NaBH4溶液，澄清后洗涤，过滤，干燥，研磨，即得到PANI/FeO复合纳米材料。所述PANI/FeO复合纳米材料中Fe0的含量使用电感耦合等离子体发射光谱仪技术分析浸出溶液，采用浓HCl浸泡得到浸出溶液。S3.将步骤S2得到的PANI/FeO复合纳米材料附着在步骤S1得到的生物炭上，即得到具有良好吸附性能的纳米材料。在PANI/FeO复合纳米材料中加入聚乙二醇作分散剂,再加入生物炭使PANI/FeO复合纳米材料充分分散，得到澄清分层的浊液，用水合乙醇洗涤过滤，放入真空干燥箱干燥，研磨，即得到具有良好吸附性能的纳米材料。一种具有良好吸附性能的纳米材料的应用，所述纳米材料能应用于吸附工业废水中各种重金属、地下水污染处理、非原位修复、处理各种有机污染物、土壤浸提液的处理、有机物脱氯。本专利技术极好的解决了纳米零价铁表面氧化问题，并通过负载改性加强了材料的吸附性能；聚苯胺的存在使金属颗粒获得较高的分散度和稳定性，结构疏松的聚苯胺具有较大的比表面积,易于形成较多的催化活性点，所形成的有机聚苯胺和无机金属杂化复合物不仅能保留各自原有的特异性能,而且两组分之间还存在着相互协同作用,能够极大地提升基体聚苯胺的性能。实施例1将芦苇叶杆在100℃下烘干12h，磨碎，过2mm孔径的10目筛。然后将磨碎后的蔗渣放入刚玉坩埚中，置于马弗炉内，500℃恒温加热12h，冷却至室温后取出，即制成生物质炭样品。负载型纳米铁的制备采用无氧操作,由真空气体分配器输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有良好吸附性能的纳米材料，其特征在于，由聚苯胺、纳米铁、生物炭复合而成。

【技术特征摘要】
1.一种具有良好吸附性能的纳米材料，其特征在于，由聚苯胺、纳米铁、生物炭复合而成。2.一种如权利要求1所述的具有良好吸附性能的纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备生物炭；S2.用聚苯胺改性亚铁离子得到PANI/FeO复合纳米材料；S3.将步骤S2得到的PANI/FeO复合纳米材料附着在步骤S1得到的生物炭上，即得到具有良好吸附性能的纳米材料。3.根据权利要求2所述的具有良好吸附性能的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，生物炭的具体制备方法为：将植物秸秆在100℃烘干，磨碎，并过2mm孔径的10目筛，将磨碎的植物秸秆在500℃恒温加热12h，冷却至室温后取出，即制得生物炭。4.根据权利要求2所述的具有良好吸附性能的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，聚苯胺改性亚铁离子的具体方法为：由真空气体分配器输送高纯氮气作为保护气，溶解聚苯胺单体和Fe...

【专利技术属性】
技术研发人员：余超，陈钰，薛江凯，赵阳，刘冲亮，张林，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42