三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料的制备方法及其在水体重金属离子检测中的应用技术

本发明专利技术提供了一种三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料的制备方法及其在水体重金属离子检测中的应用，首先通过用氢氧化钠水解法制备了层状双金属氢氧化物前驱体，然后再经过过滤、干燥等步骤制得三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料，本发明专利技术提供的制备方法简单，所制得的三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料具有丰富的层结构，层与层组成花状结构，使其具有更大的比表面积，更有利于对水体中重金属离子的捕集，提高了检测灵敏度。

Preparation of three-dimensional layered coal bimetallic hydroxide nanomaterials and its application in the detection of heavy metal ions in water

【技术实现步骤摘要】
三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料的制备方法及其在水体重金属离子检测中的应用
本专利技术涉及纳米材料
，特别涉及一种三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料的制备方法及其在水体重金属离子检测中的应用。
技术介绍
重金属污染已成为全球性环境问题，尤其是重金属对水体的污染，因其隐蔽性、不可逆性和长期性的特点，不但能直接影响生态环境，还能通过皮肤接触、呼吸吸入和通过食物链影响人体或动物的健康，所以造成的后果非常严重。在我国，重金属污染已成为我国水体环境污染的主要因素之一。因此，研制出各种类型的水体传感材料在室温下进行快速、准确检测重金属离子的种类，对人类的生活、生产等环境保护至关重要。层状氢氧化物由于其独特层结构中丰富的层板阳离子和层间阴离子存在为其提供了丰富的活性位点和电子传递通道优势，经过长期的研究发展，其被广泛应用于环境、食品、医疗、家装等行业。层状结构的双金属氢氧化物(LDH)是一类具有丰富层结构的新型无机材料，其酸碱性、热稳定性、层间阴离子的可交换性以及结构记忆效应等特性已经广泛用作催化剂、阴离子交换材料、阻燃剂、吸附剂和药物投放剂等，然而作为水体中检测重金属材料应用却很少有报道。目前应用于水体中检测重金属的材料主要为石墨烯复合材料，其制备过程所耗时间与费用均高于LDH。因此，亟需研究并提供一种能够用于水体重金属检测的、具有更大吸附表面积、能够提供更多活性位点去捕集重金属离子的三维层状CoAl双金属氢氧化物材料的制备方法。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了深入研究，结果发现：一种三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料的制备方法及其在水体重金属检测中的应用。首先通过用简单的氢氧化钠共沉淀法制备了三维层状双金属氢氧化物前驱体，然后再经过过滤、洗涤、干燥等步骤制得三维层状CoAl双金属氢氧化物，本专利技术提供的制备方法简单，所制得的三维层状CoAl双金属氢氧化物具有丰富的层结构，层与层组成花状结构，其具有更大的比表面积，更有利于对水体中重金属离子的捕集，提高了检测灵敏度，从而完成了本专利技术。本专利技术的目的在于提供以下方面：第一方面，本专利技术提供一种三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料，其由包括钴盐、铝盐、表面活性剂的原料制得。第二方面，本专利技术还提供一种三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料的制备方法，优选用于制备第一方面所述材料，所述制备方法包括如下步骤：步骤1，将钴盐、铝盐、沉淀剂加入到溶剂中，并混合均匀；步骤2，室温反应；步骤3，经过滤、洗涤、干燥处理后，得到三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料。第三方面，上述第一方面所述材料或根据第二方面所述制备方法制得材料的用途，其用于水体中重金属离子的检测，优选所述重金属离子包括Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)。根据本专利技术提供的一种三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料的制备及其在水体重金属检测中的应用，具有以下有益效果：(1)本专利技术的三维层状CoAl双金属氢氧化物具有丰富的层结构，层与层组成花状结构，花状分层的双金属氢氧化物比表面积更大，能够提供更多的活性位点去捕集重金属离子，同时花状分层双金属氢氧化物层与层之间有一定的孔隙，这样有利于重金属离子的捕集，增加电子传输通道；(2)本专利技术的三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料具有良好的重金属检测效果，能够提高检测灵敏度和降低检测极限，而且检测时间短；其能对单一重金属离子进行检测，也可同时对多种重金属离子的混合溶液进行检测，所述重金属离子包括但不限于Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)；(3)本专利技术的三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料的XRD衍射峰细高说明材料的结晶度好，为纯层状化合物，因此其性能更稳定；(4)本专利技术采用简单的氢氧化钠水解法制备了三维层状双金属氢氧化物前驱体，制备方法简单；本专利技术三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料制备采用的硝酸钴、硝酸铝或十二烷基硫酸钠的成本远低于石墨烯复合材料，因此成本低。附图说明图1示出实施例1样品的XRD图；图2示出实施例1样品的SEM图；图3、图4和图5示出Cd2+离子的检测数据结果；图6、图7和图8示出Pd2+离子的检测数据结果；图9、图10和图11示出Cu2+离子的检测数据结果；图12、图13和图14示出Hg2+离子的检测数据结果；图15示出四种混合离子(Cd2+、Pd2+、Cu2+和Hg2+)的检测数据结果。具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。以下详述本专利技术。根据本专利技术的第一方面，提供一种三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料，其由包括钴盐、铝盐、表面活性剂的原料制得。所述钴盐选自硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、碳酸钴中的一种或两种，经优选，所述钴盐为硝酸钴。本专利技术中可采用六水合硝酸钴。所述铝盐选自硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、碳酸铝中的一种或两种，经优选，所述铝盐为硝酸铝。本专利技术中可采用九水合硝酸铝。所述钴盐与铝盐的摩尔比为(0.5～8)：1，优选为(1～4)：1，更优选为(2～3:)：1，如2:1。所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚和蔗糖酯中的至少一种；所述阴离子表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、α-烯基磺酸钠、木质素磺酸钠、仲烷基磺酸钠，进一步优选为十二烷基硫酸钠(SDS)；经优选，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂，更优选地，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠(SDS)。经优选，所述铝盐与十二烷基硫酸钠的摩尔比为1：(0.5～30)，优选为1：(1～15)，经优选为1：1。所述原料还包括沉淀剂，所述沉淀剂选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水，优选为氢氧化钠溶液。经优选，所述氢氧化钠溶液浓度为(1～3)mol/L，如2mol/L。经优选，所述氢氧化钠溶液用量为氢氧化钠溶液的体积与铝盐的摩尔比为(5～15)mL：0.0004mol。本专利技术中，三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料的SEM图中，具有丰富的层结构，层与层组成花状结构，花状分层的双金属氢氧化物比表面积更大；同时，花状分层双金属氢氧化物层与层之间有一定的孔隙。其XRD图中，在11.528°，23.205°，34.604°，38.783°，60.024°处存在明显的衍射峰。根据本专利技术的第二方面，提供一种三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料的制备方法，优选用于制备第一方面所述材料，所述制备方法包括如下步骤：步骤1，将钴盐、铝盐、沉淀剂加入到溶剂中，并混合均匀；步骤2，室温反应；步骤3，经过滤、洗涤、干燥处理后，得到复合材料。步骤1中，所述钴盐选自硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、碳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料，其特征在于，是由包括钴盐、铝盐、表面活性剂的原料制得。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料，其特征在于，是由包括钴盐、铝盐、表面活性剂的原料制得。


2.根据权利要求1所述材料，其特征在于，所述钴盐选自硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、碳酸钴中的一种或两种，经优选，所述钴盐为硝酸钴；
所述铝盐选自硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、碳酸铝中的一种或两种，经优选，所述铝盐为硝酸铝。


3.根据权利要求1或2所述材料，其特征在于，所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚和蔗糖酯中的至少一种；
所述阴离子表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、α-烯基磺酸钠、木质素磺酸钠、仲烷基磺酸钠，进一步优选为十二烷基硫酸钠。


4.根据权利要求1所述材料，其特征在于，所述原料还包括沉淀剂，所述沉淀剂选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氨水中的一种，优选为氢氧化钠溶液。


5.根据权利要求1所述材料，其特征在于，其XRD谱图中，在11.528°，23.205°，34.604°，38.783°，60.024°处存在明显衍射峰。


6.一种三维层状CoAl双金属氢氧化物纳米材料的制备方法，优选用于制备权利要求1至5之一所述的材料，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
步骤1，将钴盐、铝盐、沉淀剂加入到溶剂中，并混合均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，林崇，潘清江，史克英，刘志，张雪影，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23