一种高吸附性能的复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种高吸附性能的复合材料及其制备方法和应用，属于离子吸附技术领域。该复合材料先以层状硼化钼为生长模板，通过溶剂法负载镍钴水滑石获得NiCo

【技术实现步骤摘要】
一种高吸附性能的复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于离子吸附
，涉及一种高吸附性能的复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水是生命的源泉，是人们维持正常生产生活的重要资源。然而，随着工业的快速发展，由此引发的环境污染问题日益严重。例如甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)是一类离子偶氮染料，因具有优良的染色效果而广泛应用于纺织、皮革、化妆品、塑料、石油等领域中。不幸的是，两者均属于具有稳定化学结构的剧毒难降解有机化合物，当含有MO和MB的工业染料废水未经处理被直接排入水环境时，其毒性和致癌性会对整个生态系统造成巨大的危害。因此，如何降低MO和MB染料在水中的浓度是当前迫切需要解决的问题。
[0003]近年来，人们探索了几种去除水中甲基橙和亚甲基蓝的技术，包括吸附法、离子交换法、生物降解法、光催化法、膜过滤法和絮凝法等。在这些尝试中，吸附法以其高效、低成本的优点引起了人们的广泛关注，如活性石墨烯、粘土、沸石、金属氧化物等吸附材料被大量开发利用。虽然这些材料极大地促进了染料吸附领域的发展，但由于存在诸如吸附容量小(对于甲基橙和亚甲基蓝的离子吸附量一般分别为100mg
·
g
‑1和30mg
·
g
‑1)、消耗量大、再生困难、制备成本高或有效年限短等弊端，从而很难满足大量染料废水的处理，尤其是离子染料废水的需求。因此，仍亟需寻找一种合适的吸附材料。
[0004]水滑石(LDH)是一种阴离子型层状化合物，层与层间分布有阴离子用以平衡层板电荷。基于板层间的阴阳离子基团，使得LDH材料可以大量吸附阴阳离子。此外，LDH材料的制备工艺简单，原材料便宜，可实现工业化生产。这些优点使得基于水滑石构建的复合材料有望成为去除染料废水中离子染料的最佳候选者。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种高吸附性能的复合材料；本专利技术的目的之二在于提供一种高吸附性能的复合材料的制备方法；本专利技术的目的之三在于提供高吸附性能的复合材料在去除甲基橙和/或亚甲基蓝方面的应用。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]1.一种高吸附性能的复合材料的制备方法，所述制备方法如下：
[0008](1)制备NiCo
‑
LDH/MoB：将可溶于水的二价金属钴盐、可溶于水的二价金属镍盐、六亚甲基四胺和层状硼化钼混合均匀后置于溶剂中，然后转移至四氟乙烯反应釜中，于120～160℃的条件下反应4～8h获得反应产物，所述反应产物经离心、过滤、去离子水清洗，干燥24h以上即可获得NiCo
‑
LDH/MoB；
[0009]所述溶剂为水、甲醇、乙醇或丙酮中的任意一种或几种；
[0010](2)制备高吸附性能的复合材料：a.将步骤(1)中所述NiCo
‑
LDH/MoB置于去离子水中，然后依次加入盐类物质和酸性物质1，混合均匀后密封，于阴凉处静置4～6h获得静置液
A；b.向所述静置液A中继续加入酸性物质2，混合均匀后密封，然后于阴凉处静置4～6h获得静置液B；c.在所述静置液B的基础上重复步骤b一次，经离心、去离子水洗涤后冷冻干燥12h即可获得高吸附性能的复合材料；
[0011]所述NiCo
‑
LDH/MoB、盐类物质和酸性物质1中H
+
的摩尔质量比为1:4～5:20～25，g:mmol:mmol；所述NiCo
‑
LDH/MoB、盐类物质和酸性物质2中H
+
的摩尔质量比为1:4～5:20～25，g:mmol:mmol；
[0012]所述盐类物质为KCl或NaCl中的任意一种；所述酸性物质1为HCl或H2SO4中的任意一种；所述酸性物质2为HCl或H2SO4中的任意一种。
[0013]优选的，步骤(1)中所述可溶于水的二价金属钴盐为氯化钴、硫酸钴、碳酸钴或硝酸钴中的任意一种或几种；所述可溶于水的二价金属镍盐为氯化镍、硫酸镍、碳酸镍或硝酸镍中的任意一种或几种。
[0014]优选的，步骤(1)中所述可溶于水的二价金属钴盐、可溶于水的二价金属镍盐、六亚甲基四胺和层状硼化钼的摩尔质量比为1.5:1.5:3:30～40，mmol:mmol:mmol:mg。
[0015]优选的，步骤(1)中所述层状硼化钼的制备方法为：将MoAlB分散于质量分数为25％的NaOH溶液中，然后转移至聚四氟乙烯反应釜中，于200～250℃的条件下水热36h以上获得反应产物，所述反应产物经离心、过滤直至滤液的pH为7即可获得层状硼化钼。
[0016]优选的，所述质量分数为25％的NaOH溶液中溶剂为水、甲醇、乙醇或丙酮中的任意一种或几种。
[0017]优选的，步骤(1)和(2)中所述离心的转速为4500～6000rpm、时间为5min以上。
[0018]2.所述的制备方法制备而得的高吸附性能的复合材料。
[0019]3.所述的高吸附性能的复合材料在去除甲基橙和/或亚甲基蓝中的应用。
[0020]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种高吸附性能的复合材料。该复合材料在制备过程中以层状硼化钼为生长模板，通过溶剂法负载镍钴水滑石材料构建NiCo
‑
LDH/MoB结构，该结构经盐类物质和酸性物质修饰后产生了规律的孔洞，从而提高了镍钴水滑石材料的夹层距离，增加了板层空隙，进而提高了该复合材料对阴阳离子的吸附性能。实验结果表明，该材料对甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)的离子吸附量分别高达307.5mg
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g
‑1和83.2mg
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g
‑1，和传统的吸附材料相比，离子吸附水平显著提升；同时对甲基橙和亚甲基蓝的离子去除率分别可达97.3％和91.7％，这在同类的吸附材料中同样属于较为优秀的水平。优异的离子吸附量以及离子去除率使得该复合材料在传统的离子染料废水处理方面具有巨大的实用价值和应用前景。
[0021]本专利技术还提供了一种高吸附性能的复合材料的制备方法，该制备方法简单易操作，适合扩大化生产。
[0022]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优
选的详细描述，其中：
[0024]图1为实施例1中高吸附性能的复合材料的扫描电镜图；
[0025]图2为实施例1中高吸附性能的复合材料的X射线粉末衍射图；
[0026]图3为实施例1中高吸附性能的复合材料对甲基橙和亚甲基蓝的离子除去率图；
[0027]图4为实施例2中高吸附性能的复合材料对甲基橙和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高吸附性能的复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：(1)制备NiCo
‑
LDH/MoB：将可溶于水的二价金属钴盐、可溶于水的二价金属镍盐、六亚甲基四胺和层状硼化钼混合均匀后置于溶剂中，然后转移至四氟乙烯反应釜中，于120～160℃的条件下反应4～8h获得反应产物，所述反应产物经离心、过滤、去离子水清洗，干燥24h以上即可获得NiCo
‑
LDH/MoB；所述溶剂为水、甲醇、乙醇或丙酮中的任意一种或几种；(2)制备高吸附性能的复合材料：a.将步骤(1)中所述NiCo
‑
LDH/MoB置于去离子水中，然后依次加入盐类物质和酸性物质1，混合均匀后密封，于阴凉处静置4～6h获得静置液A；b.向所述静置液A中继续加入酸性物质2，混合均匀后密封，然后于阴凉处静置4～6h获得静置液B；c.在所述静置液B的基础上重复步骤b一次，经离心、去离子水洗涤后冷冻干燥12h即可获得高吸附性能的复合材料；所述NiCo
‑
LDH/MoB、盐类物质和酸性物质1中H
+
的摩尔质量比为1:4～5:20～25，g:mmol:mmol；所述NiCo
‑
LDH/MoB、盐类物质和酸性物质2中H
+
的摩尔质量比为1:4～5:20～25，g:mmol:mmol；所述盐类物质为KCl...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑佳雨，张水杰，荆川，王晨晨，胡灿，徐浩然，黄乐怡，谢林林，董维，白俊，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：