一种Ni-Co-Ce混合掺杂MCM-41介孔分子筛的制备方法技术

本发明专利技术涉及有机染料吸附降解技术领域，具体是涉及一种Ni‑Co‑Ce混合掺杂MCM‑41介孔分子筛的制备方法。MCM‑41分散在无水乙醇中，形成混合液A，搅拌至混合液完全混合均匀；将Ni(NO3)2·6H2O、CoCl2·6H2O和Ce(SO4)2·4H2O分散在无水乙醇中，搅拌均匀后缓慢加入到混合液A中，使混合均匀，并且再继续搅拌；接着逐滴滴入稀盐酸和蒸馏水，然后滴加蒸馏水，继续搅拌确保水解完全。本发明专利技术首先制备出了MCM‑41，并采用稀土及金属离子对其进行掺杂改性，能有效改善MCM‑41性能。制备出的MCM‑41比表面积约为74m2/g，而金属离子改性后的MCM‑41约为224m2/g。 1

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机染料吸附降解
，具体是涉及一种Ni-Co-Ce混合掺杂MCM-41介孔分子筛的制备方法。
技术介绍
根据IUPIC定义知道孔道结构尺寸大小在2～50nm之间的物质为介孔，而且含有这些孔道结构有序排列的物质为介孔材料。其特点是孔道规则，整齐，相对面积大，孔体积大。替换式骨架原子在理论是无限制替换，种类可以是无机，有机化合物，金属，或非金属氧化物等等都能替换骨架原子从而形成缺陷(空穴，或空位)这样就增加了活性位点。合成纯的介孔分子筛MCM-41相对容易，但在此基础上进行掺杂则成功率较低，对有些金属元素较容易，但对有的稀土元素掺杂进入骨架中较难。掺杂的介孔分子筛应用范围比纯的介孔分子筛MCM-41广原因是：(1)酸性位点高，掺杂的离子取代骨架中的Si原子，增加了缺陷的量，这样可显示出负电荷，提高了反应活性。(2)吸附位点多，引入掺杂离子形成缺陷后，离子周围所处的环境发生改变后可以吸附带电荷的游离态离子，通常是发生离子交换。(3)催化条件比较容易，纯的介孔分子筛MCM-41起作用条件严格，可以激发它的活性条件严格，过酸或过碱都能把一些活性点失活。掺杂的分子筛则由于缺陷的存在本体自身可能改变了酸碱性，所以改善了催化反应条件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种Ni-Co-Ce混合掺杂MCM-41介孔分子筛的制备方法，以克服现有技术的上述缺陷。为实现此目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种Ni-Co-Ce混合掺杂MCM-41介孔分子筛的制备方法，称取0.4g的MCM-41介孔分子筛分散在盛有35mL的无水乙醇的烧杯中，形成溶液A，搅拌30min至溶液完全混合均匀；再称量0.2903g的Ni(NO3)2·6H2O、0.2403g的CoCl2·6H2O和0.4021g的Ce(SO4)2·4H2O分散在15mL的无水乙醇中，搅拌均匀后缓慢加入到A溶液中，使得两种溶液混合，并且再继续搅拌1h，这个过程中杂原子吸附在分子筛的表面；接着逐滴滴入由5mL 0.5M的稀盐酸和10mL的蒸馏水组成的C溶液，再搅拌2h，然后滴加10mL的蒸馏水，水解完全后继续搅拌2h确保水解完全，离心，用去离子水洗，50℃干燥，800℃煅烧4h，自然冷却，研磨后得到Ni-Co-Ce混合掺杂MCM-41介孔分子筛。作为优选技术方案，所述MCM-41介孔分子筛的制备方法为：①、以CTAB为单一模板剂，配制阳离子模板剂的均匀溶液用电子天平称取2.2g的CTAB，加入至事先量取好的盛有42.3ml蒸馏水的烧杯A中，用磁力搅拌器使其搅拌均匀；②、调节阳离子模板剂溶液的pH取13.2ml的氨水及66.7ml的无水乙醇于烧杯B中搅拌均匀，将烧杯B中的液体倒入A烧杯中，调节pH到7～8；③、加入无机硅源，使其与有机模板剂缩聚向调节好pH后的溶液中缓慢加入4.4ml的硅酸乙酯(TEOS)，室温下搅拌2h，使最后的混合液呈胶体状，这个过程一直保持搅拌状态，这样才能让模板剂与硅源反应完全；④、将反应完全的溶胶状溶液转移并进行结晶将胶状溶液混合溶液移入反应釜中，控制温度为120℃，让溶液在反应釜中晶化18h，结晶完成后得到没有脱除模板剂的MCM-41；⑤、样品后期处理将样品清洗、抽滤、干燥后在550℃温度下煅烧6h，得到MCM-41介孔分子筛。本专利技术的有益效果表现在：本专利技术首先制备出了MCM-41，并采用几种稀土及金属离子对其进行掺杂改性，然后研究对比研究了其对有机染料的去除性能。1、采用低温水热法(温度120℃)成功制备出了MCM-41和Ni-Co-Ce掺杂改性MCM-41分子筛。结果表明：Ni、Co、Ce的引入能有效改善MCM-41性能。制备出的MCM-41比表面积约为74m2/g，而金属离子改性后的MCM-41约为224m2/g。2、系统研究了两种分子筛对亚甲基蓝和罗丹明B的去除特性。并运用Langmuir和Freundlich两种模型对染料吸附的热力学和动力学进行了系统研究，结果表明，实验制备出的两种分子筛对上述两种有机染料的吸附热力学规律均满足Langmuir单层吸附模型；而对亚甲基蓝的吸附动力学则符合Langmuir-Hinshelwoode模型，对罗丹明B的吸附动力学则满足准二阶动力学模型。附图说明图1为实施例1制备的中间产物MCM-41、实施例2-4制备的目标产物的衍射线对比图。图2为实施例3、4、7制备的目标产物的衍射线对比图。图3为实施例2、3、5制备的目标产物的衍射线对比图。图4为实施例2、4、6制备的目标产物的衍射线对比图。图5为实施例1、5-7制备的目标产物的衍射线对比图。图6为实施例1制备的中间产物MCM-41(a)、实施例1-7制备的目标产物(依次为h、d、b、c、g、f、e)的红外光谱图。图7为实施例1制备的中间产物MCM-41的SEM图(a为低倍率SEM，b为高倍率SEM，c为粒径分布直方图，d为单个介孔球能谱图图示，e为能谱元素分布图，f为XRD普线图)。图8为实施例3制备的目标产物的SEM图(a为低倍率SEM，b为高倍率SEM，c为粒径分布直方图)。图9为实施例4制备的目标产物的SEM图(a为低倍率SEM，b为高倍率SEM，c为粒径分布直方图)。图10为实施例2制备的目标产物的SEM图(a为低倍率SEM，b为高倍率SEM，c为粒径分布直方图)。图11为实施例7制备的目标产物的SEM图(a为低倍率SEM，b为高倍率SEM，c为粒径分布直方图)。图12为实施例6制备的目标产物的SEM图(a为低倍率SEM，b为高倍率SEM，c为粒径分布直方图)。图13为实施例5制备的目标产物的SEM图(a为低倍率SEM，b为高倍率SEM，c为粒径分布直方图)。图14为实施例1制备的目标产物的SEM图(a为低倍率SEM，b为高倍率SEM，c为粒径分布直方图，d为能谱元素分布图，e为煅烧前TG热分析图，f为煅烧后的TG热分析图)。图15为实施例1制备的中间产物MCM-41的相对压力与吸附体积与孔径和孔容图。图16为实施例1制备的目标产物的相对压力与吸附体积与孔径和孔容图。图17为实施例1制备的目标产物对亚甲基蓝的吸附降解动力学分析图(a为在初始浓度为10mg/L加入吸附剂后不同时间亚甲基蓝浓度变化曲线图，b为亚甲基蓝吸附动力学吸收光谱曲线，c为亚甲基蓝吸附动力学线性拟合结果)。图18为实施例1制备的目标产物对罗丹明B的吸附降解动力学分析图(a为在初始浓度为10mg/L加入吸附剂后不同时间罗丹明B浓度变化曲线图，b为罗丹明B吸附动力学吸收光谱曲线，c为罗丹明B准二阶吸附动力学线性拟合结果)。具体实施方式以下通过具体实施例进一步详细说明本专利技术的一种用于Ni-Co-Ce混合掺杂MCM-41介孔分子筛的制备方法。一、制备实施例实施例11、MCM-41介孔分子筛的制备：①、以CTAB为单一模板剂，配制阳离子模板剂的均匀溶液用电子天平称取2.2g的CTAB，加入至事先量取好的盛有42.3ml蒸馏水的烧杯A中，用磁力搅拌器使其搅拌均匀；②、调节阳离子模板剂溶液的pH取13.2ml的氨水及66.7ml的无水乙醇于烧杯B中搅拌均匀，将烧杯B中的液体倒入A烧杯中，调节pH到7～8；③、加入无机硅源，使其与有机模板剂缩聚向调节好pH后的溶液中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ni‑Co‑Ce混合掺杂MCM‑41介孔分子筛的制备方法，其特征在于，称取0.4g的MCM‑41介孔分子筛分散在盛有35mL的无水乙醇的烧杯中，形成溶液A，搅拌30min至溶液完全混合均匀；再称量0.2903g的Ni(NO3)2·6H2O、0.2403g的CoCl2·6H2O和0.4021g的Ce(SO4)2·4H2O分散在15mL的无水乙醇中，搅拌均匀后缓慢加入到A溶液中，使得两种溶液混合，并且再继续搅拌1h，这个过程中杂原子吸附在分子筛的表面；接着逐滴滴入由5mL 0.5M的稀盐酸和10mL的蒸馏水组成的C溶液，再搅拌2h，然后滴加10mL的蒸馏水，水解完全后继续搅拌2h确保水解完全，离心，用去离子水洗，50℃干燥，800℃煅烧4h，自然冷却，研磨后得到Ni‑Co‑Ce混合掺杂MCM‑41介孔分子筛。

【技术特征摘要】
1.一种Ni-Co-Ce混合掺杂MCM-41介孔分子筛的制备方法，其特征在于，称取0.4g的MCM-41介孔分子筛分散在盛有35mL的无水乙醇的烧杯中，形成溶液A，搅拌30min至溶液完全混合均匀；再称量0.2903g的Ni(NO3)2·6H2O、0.2403g的CoCl2·6H2O和0.4021g的Ce(SO4)2·4H2O分散在15mL的无水乙醇中，搅拌均匀后缓慢加入到A溶液中，使得两种溶液混合，并且再继续搅拌1h，这个过程中杂原子吸附在分子筛的表面；接着逐滴滴入由5mL 0.5M的稀盐酸和10mL的蒸馏水组成的C溶液，再搅拌2h，然后滴加10mL的蒸馏水，水解完全后继续搅拌2h确保水解完全，离心，用去离子水洗，50℃干燥，800℃煅烧4h，自然冷却，研磨后得到Ni-Co-Ce混合掺杂MCM-41介孔分子筛。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MCM-41介孔分子筛的制备方法为：①、以CTAB为单一模板剂，配制阳离...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳杰，王玉，杨本宏，高大明，叶青，韩成良，肖扬，刘佳，张晨，李凌琳，裴志苗，程亚琴，
申请(专利权)人：合肥学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34