一种MnFe制造技术

本发明专利技术公开了一种MnFe

【技术实现步骤摘要】
一种MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶的制备方法
本专利技术涉及一种一步合成MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶的制备方法，属于催化剂制备领域。
技术介绍
随着工业的发展，越来越多的难降解有机物产生与积累。传统的方法比如吸附、混凝只是对有机物的一种物理分离，并没有完成对难降解有机物的降解，需要一种高效的方法来处理日益严重的水污染问题。光催化技术由于其具有对有机物没有选择性，能彻底降解有机物，利用太阳能等特点，引起了越来越多的关注。但是光催化技术也面临着降解周期较长，效率较低的问题，因此选择一种复合体系来提升效率，和开发一种高效的催化剂具有重要意义。二氧化钛作为一种良好的半导体光催化剂，具有以下优点，价格低廉，化学稳定性好和无毒性。然而TiO2的禁带宽度为3.2ev，电子从价带到导带所需的能量较高，只能接受太阳光的紫外部分，对太阳能的利用率很低，而且光电子空穴对极易复合，此外纳米TiO2易团聚并且难以回收。众多研究表明，过渡金属Fe，Mn，Cu，Co，Ni能减少光电子空穴对的复合，同时能提升可见光吸收。此外，研究表明石墨烯掺杂TiO2能提升电子迁移能力，提高可见光利用率。然而，纳米石墨烯TiO2催化剂的比表面积并未得到较大改善，而且难以回收。制备三维结构的石墨烯是解决上述问题的有效途径之一。相较于二维石墨烯，三维石墨烯不但具有石墨烯本身优异的理化性质，而且较大的比表面积能够提供更多的活性点位，更重要的是，三维石墨烯方便回收重复利用。中国专利201810516300.3提供一种石墨烯二氧化钛复合纳米材料的制备方法，制备的复合纳米催化剂比纯的二氧化钛催化剂光催化效率高，但是存在难以回收重复利用的缺点。因此探索制备MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶是非常有必要的。
技术实现思路
本文旨在专利技术一种制备简单，机械强度高，催化效果好的MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶。本专利技术是通过如下技术方案实现的：1.一种MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：(1)利用超声破碎机制备氧化石墨烯水溶液；(2)将氧化石墨烯水溶液与无水乙醇超声30min，再加入九水合硝酸铁和四水合硝酸锰水溶液超声30min，形成溶液A。(3)向溶液A中加入还原剂超声30min，最后加入钛酸四丁酯溶液超声30min，形成良好分散液；(4)将上述分散液转移至高温高压反应釜反应；(5)反应结束后，等反应釜冷却至室温后取出样品，浸泡于氨水(10v/v％)中；(6)样品进行冷冻干燥前浸泡于20％乙醇中，冷冻干燥制成MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶。2.步骤(1)中，超声破碎机的功率为135～315W，超声破碎时间为2～3h。3.步骤(2)中，氧化石墨烯水溶液的浓度为3～6mg/mL，氧化石墨烯水溶液与无水乙醇的体积比为1:1，九水合硝酸铁和四水合硝酸锰的摩尔比为2:1，九水合硝酸铁的浓度为24.7～123.8mmol/L。4.步骤(3)中所述的还原剂为抗坏血酸，柠檬酸，维生素或聚乙烯亚胺，还原剂与氧化石墨烯的质量比为1～10:1。钛酸四丁酯与氧化石墨烯的质量比为1.25～6.25:1。5.步骤(4)中，反应温度为160～200℃，反应时间为12～24h。6.步骤(5)中，在氨水(10v/v％)中浸泡的时间为3～6h。7.步骤(6)中，冷冻干燥的温度为-56～43℃，冷冻干燥的时间为24～48h，制得MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶。本专利技术有益的技术效果在于：(1)通过加入聚乙烯亚胺，在一步水热合成中就形成氨基，相较于水热反应后浸泡在氨水中的方法更加方便快捷，提高了气凝胶的机械强度。(2)MnFe2O4的八面配位体能提供更多的活性点位，生成更多自由基。石墨烯和MnFe2O4的引入，能使二氧化钛吸收的光源从紫外光向可见光转移。(3)三维石墨烯气凝胶的比表面积大，在单位体积内能吸附更多的二氧化钛和MnFe2O4，并且能提升电子迁移能力，加快催化效率，更重要的是这种宏观的三维结构方便回收重复使用。附图说明图1为本专利技术在实施例1中MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶的扫描电镜图。图2为本专利技术在实施例3中MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶的x射线衍射图。图3为本专利技术在实施例1中MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶在不同光源下的降解效果图。图4为本专利技术在实施例1中酸性红B降解过程紫外可见光谱变化图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述：实施例1(1)将0.4g氧化石墨烯置于100mL超纯水中，利用超声破碎机在功率270W，破碎2h，制备4mg/mL氧化石墨烯水溶液；(2)在烧杯中加入12.5mL(1)中氧化石墨烯水溶液和12.5mL无水乙醇超声30min，再将0.0913g九水合硝酸铁和0.0285g四水合硝酸锰在5mL超纯水中溶解，倒入烧杯超声30min，形成溶液A；(3)量取1mL聚乙烯亚胺水溶液(40mg/mL)加入溶液A超声30min，pH至10.5，再将0.19mL钛酸四丁酯加入到5mL无水乙醇中，加入到上述溶液中超声30min，形成良好分散液；(4)将上述分散液转移至50mL高温高压反应釜，在烘箱内180℃反应24h；(5)反应结束后，等反应釜冷却至室温后取出样品，浸泡于氨水(10v/v％)中4h；(6)对样品在-43℃下进行冷冻干燥24h，制成MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶。如图1所示，是对以上实施例中得到的MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶的扫描电镜图，复合材料具有相互连接的三维多孔微结构，并且TiO2和MnFe2O4颗粒附着在随机取向的褶皱石墨烯表面或被石墨烯包裹。如图3所示，是对以上实施例中得到的MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶在不同光源下的降解效果图，用酸性红模拟污染物，测试MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶的催化效果。图中紫外光源为365nm紫外灯，模拟太阳光为氙灯，可见光为氙灯加了420nm滤光片得到，投加的过氧单硫酸盐量为n(pms)：n(酸性红B)＝7:1，在紫外光、模拟太阳光和可见光条件下，对酸性红B的降解率为91.7％、87.7％和79.7％，可以看出在紫外光和模拟太阳光条件下效果较好，在可见光条件，这种材料也具有不错的效果。如图4所示，是对以上实施例中得到的MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶对酸性红B降解过程的紫外可见光谱变化图，利用365nm紫外光源，投加的过氧单硫酸盐量为n(pms)：n(酸性红B)＝7:1，随着反应的不断进行，酸性红B在515nm处的特征峰不断下降，表明酸性红B的萘环和偶氮键不断被氧化。实施例2(1)将0.4g氧化石墨烯置于100mL超纯水中，利用超声破碎机在功率270W，破碎2h，制备4mg本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MnFe

【技术特征摘要】
1.一种MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)利用超声波细胞粉碎机制备氧化石墨烯水溶液；
(2)将氧化石墨烯水溶液与无水乙醇超声20～60min，再加入九水合硝酸铁和四水合硝酸锰水溶液超声20～60min，形成溶液A；
(3)向溶液A中加入还原剂超声20～60min，最后加入钛酸四丁酯醇溶液超声20～60min，形成良好分散液；
(4)将上述分散液转移至高温高压反应釜中进行反应；
(5)反应结束后，等反应釜冷却至室温后取出样品，浸泡于体积百分比为5～10v/v％的氨水中；
(6)样品进行冷冻干燥前浸泡于10～20％乙醇中，冷冻干燥制成MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶。


2.根据权利要求1所述的一种MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，超声波细胞粉碎机的功率为135～315W，破碎时间为2～3h。


3.根据权利要求1所述的一种MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，氧化石墨烯水溶液的浓度为3～6mg/mL，氧化石墨烯水溶液与无水乙醇的体积比为1:1。


4.根据权利要求1所述的一种MnFe2O4-TiO2-石墨烯气凝胶的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁妍，杨雨杰，汤晓蕾，周延慧，蒋莉，董延茂，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32