一种多级结构方解石及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于环保领域，尤其涉及一种多级结构方解石及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的多级结构方解石由尿素和可溶性有机钙盐在溶剂中微波回流反应得到的沉淀物煅烧而成。本发明专利技术以可溶性有机钙盐和尿素为反应物，通过微波回流‑煅烧两步法制备得到了具有较大比表面积和丰富孔道的多级结构方解石。本发明专利技术提供的多级结构方解石无毒、环境友好，原料廉价，制备过程简单、快速。该多级结构方解石具有较大的吸附容量和良好的结构稳定性，可在较宽的pH范围内对纳米银表现出较高的吸附去除率，并且不会受到杂质离子的干扰。此外，吸附了纳米银的多级结构方解石还具有良好的催化性能，可作为催化剂使用，这为回收纳米银的可持续应用提供了一种新的途径。

A kind of calcite with multistage structure and its preparation and Application

The invention belongs to the field of environmental protection, in particular to a multi-level structure calcite and a preparation method and application thereof. The multi-stage calcite is calcined from the precipitate obtained by microwave reflux reaction of urea and soluble organic calcium salt in the solvent. The invention takes soluble organic calcium salt and urea as reactants, and through microwave reflux \u2011 calcination two-step method, a multi-stage structure calcite with large specific surface area and rich channels is prepared. The calcite with multi-level structure provided by the invention is non-toxic, environment-friendly, cheap in raw materials and simple and fast in preparation process. The multi-stage structure of calcite has a large adsorption capacity and good structural stability, which can show a high adsorption removal rate for nano silver in a wide pH range, and will not be interfered by impurity ions. In addition, calcite with multi-stage structure adsorbed nano silver has good catalytic performance and can be used as catalyst, which provides a new way for the sustainable application of recovery of nano silver.

【技术实现步骤摘要】
一种多级结构方解石及其制备方法和应用
本专利技术属于环保领域，尤其涉及一种多级结构方解石及其制备方法和应用。
技术介绍
纳米银由于具有优异的物理、化学和生物学性质，已经成为使用最多的商用纳米材料之一。然而，纳米银功能化商品的生产、使用和处置过程会不可避免地导致大部分纳米银释放到环境中，特别是水环境中。据报道，马来西亚某河流和污水处理厂出水中的纳米银浓度分别高达10和20mg/L，远高于之前预测的环境浓度。因此，纳米银的环境安全问题引起了广泛关注。研究表明纳米银对人体、鱼类、微生物、藻类以及大型植物等均有毒害作用。此外，纳米银还可参与某些重金属的地球化学循环，例如，纳米银和汞(Hg(Ⅱ))反应形成银-汞纳米颗粒，这一转化可能导致大量的胶体汞进入地表水并运移至未受汞污染的区域。毫无疑问，纳米银已经成为一类新兴的污染物。尽管如此，纳米银也被认为是废水中有价值的、可回收的物质，这是由于银可以带来附加收益并降低水处理成本。因此，发展新型高效的从废水中去除和回收纳米银技术不仅可以减轻纳米银带来的环境危害，还能使回收的纳米银得到可持续应用。目前，去除和回收水体中纳米银的技术有过滤、絮凝和吸附等，如相关的中国专利申请201610750080.1“一种从银生产废液中的银颗粒回收银的方法”、中国专利申请201711283935.5“一种高铌钛铝基多孔复合材料过滤薄膜的制备及应用方法”、中国专利申请201810064851.0“一种纳米银颗粒废液的回收利用方法”等。其中，吸附技术具有成本低、操作简单、吸附剂种类多等优点，被认为是一种去除和回收水体中纳米银的有效方法。因此，开发一种可高效吸附水体中纳米银的吸附剂具有十分重要的经济效益和环境效益。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多级结构方解石及其制备方法和应用，本专利技术提供的多级结构方解石具有较大的比表面积和丰富的孔道，可对水体中的纳米银进行高效吸附，适用于水体中纳米银的去除和回收。本专利技术提供了一种多级结构方解石，由尿素和可溶性有机钙盐在溶剂中微波回流反应得到的沉淀物煅烧而成；所述可溶性有机钙盐的碳原子数≤3。优选的，所述可溶性有机钙盐包括甲酸钙、醋酸钙、丙酸钙和乳酸钙中的一种或多种。优选的，所述尿素与可溶性有机钙盐中钙离子的摩尔比为(1～4)：1；所述可溶性有机钙盐中的钙离子与溶剂的用量比为(0.05～0.3)mol：1L。优选的，所述微波回流反应的微波功率为200～600W；所述微波回流反应的时间为5～15min。优选的，所述煅烧的温度为400～600℃；所述煅烧的时间为2～4h。本专利技术提供了一种多级结构方解石的制备方法，包括以下步骤：a)尿素和可溶性有机钙盐在溶剂中混合，混合体系在微波辐照下回流反应，得到沉淀物；所述可溶性有机钙盐的碳原子数≤3；b)将所述沉淀物进行煅烧，得到多级结构方解石。本专利技术提供了一种水体中纳米银的回收方法，包括以下步骤：将上述技术方案所述的多级结构方解石或按照上述技术方案所述制备方法制得的多级结构方解石加入到含有纳米银的水体中，得到吸附有纳米银的多级结构方解石。优选的，所述水体的pH值为6～10。本专利技术提供了一种上述技术方案所述回收方法获得的吸附有纳米银的多级结构方解石作为催化剂的应用。本专利技术提供了一种4-硝基苯酚的催化还原方法，包括以下步骤：4-硝基苯酚在催化剂和还原剂存在下进行催化还原反应，得到4-氨基苯酚；所述催化剂为上述技术方案所述回收方法获得的吸附有纳米银的多级结构方解石。与现有技术相比，本专利技术提供了一种多级结构方解石及其制备方法和应用。本专利技术提供的多级结构方解石由尿素和可溶性有机钙盐在溶剂中微波回流反应得到的沉淀物煅烧而成；所述可溶性有机钙盐的碳原子数≤3。本专利技术以可溶性有机钙盐和尿素为反应物，通过微波回流-煅烧两步法制备得到了具有较大比表面积和丰富孔道的多级结构方解石。本专利技术提供的多级结构方解石无毒、环境友好，原料廉价，制备过程简单、快速。该多级结构方解石具有较大的吸附容量和良好的结构稳定性，可在较宽的pH范围内对纳米银表现出较高的吸附去除率，并且不会受到杂质离子的干扰。此外，吸附了纳米银的多级结构方解石还具有良好的催化性能，可作为催化剂使用，这为回收纳米银的可持续应用提供了一种新的途径。总之，本专利技术不仅开发了一种用于吸附去除水体中银纳米污染物的新材料，还对金属纳米污染物转化为功能材料提供了新的思路和方法。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1提供的X射线衍射谱图；图2是本专利技术实施例1提供的扫描电镜照片；图3是本专利技术实施例1提供的N2吸附-脱附等温线和孔径分布图；图4是本专利技术实施例2提供的吸附纳米银后的多级结构方解石的扫描电镜和能谱分析图；图5是本专利技术实施例2提供的不同初始pH值条件下纳米银去除率柱形图；图6是本专利技术实施例3提供接触时间-吸附容量曲线图；图7是本专利技术实施例4提供的平衡浓度-吸附容量曲线图；图8是本专利技术实施例5提供的不同共存离子条件下纳米银去除率柱形图；图9是本专利技术实施例6提供的不同时刻4-硝基苯酚的紫外可见吸收光谱图；图10是本专利技术实施例6提供的4-硝基苯酚的催化还原效率随循环次数的变化图；图11是本专利技术实施例6提供的对照组1不同时刻4-硝基苯酚的紫外可见吸收光谱图；图12是本专利技术实施例6提供的对照组2不同时刻4-硝基苯酚的紫外可见吸收光谱图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种多级结构方解石，由尿素和可溶性有机钙盐在溶剂中微波回流反应得到的沉淀物煅烧而成；所述可溶性有机钙盐的碳原子数≤3。本专利技术提供的多级结构方解石由尿素和可溶性有机钙盐在溶剂中微波回流反应得到的沉淀物煅烧而成。其中，所述可溶性有机钙盐的碳原子数≤3，优选≤2；所述可溶性有机钙盐具体可选择甲酸钙、醋酸钙、丙酸钙和乳酸钙中的一种或多种；所述溶剂包括但不限于乙二醇；所述尿素与可溶性有机钙盐中钙离子的摩尔比优选为(1～4)：1，具体可为1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5或1:4；所述可溶性有机钙盐中的钙离子与溶剂的用量比优选为(0.05～0.3)mol：1L，具体可为0.05mol：1L、0.1mol：1L、0.15mol：1L、0.2mol：1L、0.25mol：1L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级结构方解石，由尿素和可溶性有机钙盐在溶剂中微波回流反应得到的沉淀物煅烧而成；/n所述可溶性有机钙盐的碳原子数≤3。/n

【技术特征摘要】
1.一种多级结构方解石，由尿素和可溶性有机钙盐在溶剂中微波回流反应得到的沉淀物煅烧而成；
所述可溶性有机钙盐的碳原子数≤3。


2.根据权利要求1所述多级结构方解石，其特征在于，所述可溶性有机钙盐包括甲酸钙、醋酸钙、丙酸钙和乳酸钙中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述多级结构方解石，其特征在于，所述尿素与可溶性有机钙盐中钙离子的摩尔比为(1～4)：1；
所述可溶性有机钙盐中的钙离子与溶剂的用量比为(0.05～0.3)mol：1L。


4.根据权利要求1所述多级结构方解石，其特征在于，所述微波回流反应的微波功率为200～600W；所述微波回流反应的时间为5～15min。


5.根据权利要求1所述多级结构方解石，其特征在于，所述煅烧的温度为400～600℃；所述煅烧的时间为2～4h。


6.一种多级结构方解石的制备方法，包括以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷炜，姚奇志，李涵，周根陶，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34