一种负载ZnO-TiO2磁性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种负载ZnO

【技术实现步骤摘要】
一种负载ZnO
‑
TiO2磁性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及光催化剂领域，具体的来说，是一种具有优异吸附性和光催化性能的负载ZnO
‑
TiO2磁性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]水是生命之源，我们的日常生活、农业生产以及工业合成都离不开水。随着工业经济的不断快速地发展，所带来的水环境问题也日益突出。目前，水体污染也呈现出越来越复杂的态势，各种污染物混杂。其中，染料污染占了很大一部分。染料废水由于含有大量的有毒有机残留物、无机物、酸、碱等，排放到正常水体中不仅会毒害环境、影响人体的健康，还会影响水体美观。此外，水体中细菌污染也会影响人类的健康，如志贺氏菌、沙门氏菌、大肠杆菌、霍乱弧菌、结肠弯曲杆菌等。因此，寻找一种能够同时有效地去除染料，又具有抗菌作用的材料变得非常有必要。
[0003]最近几十年，不同的高级氧化技术(AOPs)被发展去利用羟基自由基(
·
OH)清除顽固的染料污染物。在众多的AOPs中，二氧化钛(TiO2)多项光催化技术在处理污水染料方面被认为是一种经济且高效的方法。然而，由于TiO2的能带隙较宽，催化时能量需求多，这在很大程度上限制其在日光下对有机染料的催化降解能力。因此，只有减小TiO2的能带隙才能提高其光催化效率，利用氧化锌杂化二氧化钛可以有效解决这个问题。同时将二氧化钛负载在氧化石墨烯上可以进一步提高它的光降解效率。通过将氧化石墨烯与壳聚糖复合，同时进行磁化，可以有效提升其吸附性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种负载ZnO
‑
TiO2磁性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0005](1)将壳聚糖粉末加入冰乙酸中形成壳聚糖溶液，然后将氧化石墨烯加入超纯水中，通过超声分散形成氧化石墨烯分散液，搅拌的同时将氧化石墨烯分散液缓慢地加入壳聚糖溶液中，然后继续搅拌1
‑
2h并熟化10
‑
12h，即可得到壳聚糖/氧化石墨烯悬浮液；
[0006](2)在氮气的保护下，将十二水合硫酸铁铵和六水合硫酸亚铁铵溶于超纯水中，快速加入的氨水，并将上述得到的壳聚糖/氧化石墨烯悬浮液缓慢加入，之后在85℃，300r/min条件下搅拌，冷却至室温，然后用超纯水和无水乙醇洗涤数次，真空干燥，磨碎后放入干燥器备用；
[0007](3)称取醋酸锌加入到乙醇溶液中，磁力搅拌，然后加入三乙醇胺，搅拌30min，得到ZnO溶胶；将钛酸四丁酯加入到乙醇中，搅拌1
‑
2h，然后加入醋酸，最后将混合液搅拌1
‑
2h，加入盐酸，得到TiO2溶胶；将ZnO溶胶滴加到TiO2溶胶中反应1
‑
2h，得到ZnO
‑
TiO2溶胶，干燥后，将所得ZnO
‑
TiO2的干凝胶煅烧，得到ZnO
‑
TiO2粉末；
[0008](4)将步骤(2)产物和步骤(3)产物分别加入乙醇中，超声分散1
‑
2h，之后混合水热
反应，干燥得到负载ZnO
‑
TiO2磁性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料。
[0009]优选的，所述步骤(1)中，壳聚糖粉末与氧化石墨烯的质量比为(0.5
‑
1)：(0.1
‑
0.2)。
[0010]优选的，所述步骤(2)中，十二水合硫酸铁铵和六水合硫酸亚铁铵的质量比为(2.4
‑
4.8)：(0.9
‑
1.9)。
[0011]优选的，所述步骤(2)中，氨水的体积为8
‑
12ml，质量浓度为25％。
[0012]优选的，所述步骤(3)中，醋酸锌和钛酸四丁酯的质量体积比为(0.5
‑
1.8)g：(10
‑
15)ml。
[0013]优选的，所述步骤(3)中，三乙醇胺、醋酸和盐酸的体积比为(4
‑
10)：(4
‑
10)：(100
‑
120)。
[0014]优选的，所述步骤(3)中，煅烧温度为500
‑
600℃，煅烧时间为3
‑
5h。
[0015]优选的，所述步骤(4)中，水热反应温度为100
‑
150℃，反应时间为10
‑
15h。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果如下：
[0017](1)本专利技术提供了一种负载ZnO
‑
TiO2磁性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料及其制备方法，利用ZnO杂化TiO2，将其负载在磁性壳聚糖氧化石墨烯载体上，增强了材料的磁性和吸附性，提升了其光催化性能。在光催化下能有效降解污水中有机污染物。本专利技术提供的材料可以多次循环利用。另外，该方法简单且易操作，反应温和，制备的污水处理材料具有优异的吸附性。
[0018](2)所述工艺非常简单，得到的负载ZnO
‑
TiO2磁性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料具有良好的吸附性，氧化石墨烯材料本身就具有良好的比表面积以及吸附性，被广泛用于污水处理材料。壳聚糖分子结构中含有氨基、羟基、乙酰氨基、氧桥一级富含电子的吡喃环等活性基团，能够很好地吸附污水中有机污染物和重金属，而TiO2在紫外光的照射和光解的过程中会产生如H2O2，O3等氧化物质和活性基团，这些物质具有的强氧化性可以将有机物氧化成小分子的有机物或无机物，能有效的去除污水中的有机物，本专利技术制备的负载ZnO
‑
TiO2磁性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料成本低、处理方法简单，能有效净化污水。
[0019](3)本专利技术原料简单，易于获取，并且对环境友好。
具体实施方案
[0020]实施例1：
[0021]一种负载ZnO
‑
TiO2磁性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料，制备方法包括以下步骤：
[0022](1)将0.75g壳聚糖粉末加入20ml冰乙酸中形成壳聚糖溶液，然后将0.15g氧化石墨烯加入20mL超纯水中，通过超声分散形成氧化石墨烯分散液，搅拌的同时将氧化石墨烯分散液缓慢地加入壳聚糖溶液中，然后继续搅拌1.5h并熟化11h，即可得到壳聚糖/氧化石墨烯悬浮液；
[0023](2)在氮气的保护下，将3.6g十二水合硫酸铁铵和1.54g六水合硫酸亚铁铵溶于30mL超纯水中，快速加入15mL 25％的氨水，并将上述得到的壳聚糖/氧化石墨烯悬浮液缓慢加入，之后在85℃，300r/min条件下搅拌40min，冷却至室温，然后用超纯水和无水乙醇洗涤数次，50℃真空干燥24h，磨碎后放入干燥器备用；
[0024](3)称取1g醋酸锌加入到50mL乙醇溶液中，50℃磁力搅拌40min。然后加入6ml三乙
醇胺，搅拌30min，得到ZnO溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载ZnO
‑
TiO2磁性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将壳聚糖粉末加入冰乙酸中形成壳聚糖溶液，然后将氧化石墨烯加入超纯水中，通过超声分散形成氧化石墨烯分散液，搅拌的同时将氧化石墨烯分散液缓慢地加入壳聚糖溶液中，然后继续搅拌1
‑
2h并熟化10
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12h，即可得到壳聚糖/氧化石墨烯悬浮液；(2)在氮气的保护下，将十二水合硫酸铁铵和六水合硫酸亚铁铵溶于超纯水中，快速加入的氨水，并将上述得到的壳聚糖/氧化石墨烯悬浮液缓慢加入，之后在85℃，300r/min条件下搅拌，冷却至室温，然后用超纯水和无水乙醇洗涤数次，真空干燥，磨碎后放入干燥器备用；(3)称取醋酸锌加入到乙醇溶液中，磁力搅拌，然后加入三乙醇胺，搅拌30min，得到ZnO溶胶；将钛酸四丁酯加入到乙醇中，搅拌1
‑
2h，然后加入醋酸，最后将混合液搅拌1
‑
2h，加入盐酸，得到TiO2溶胶；将ZnO溶胶滴加到TiO2溶胶中反应1
‑
2h，得到ZnO
‑
TiO2溶胶，干燥后，将所得ZnO
‑
TiO2的干凝胶煅烧，得到ZnO
‑
TiO2粉末；(4)将步骤(2)产物和步骤(3)产物分别加入乙醇中，超声分散1
‑
2h，之后混合水热反应，干燥得到负载ZnO
‑
TiO2磁性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料。2.如权利要求1所述的一种负载ZnO
‑
TiO2磁性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，壳聚糖粉末与氧化石墨烯的质量比为(0.5
‑
1)：(0.1
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0.2)。3.如权利要求1所述的一种负载ZnO
‑
TiO2磁性氧化石墨烯/壳聚糖复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国强，李建洋，
申请(专利权)人：胡国强，
类型：发明
国别省市：