本发明专利技术公开了一种多孔磁性超结构纳米复合材料的制备方法及其应用，即以可溶性镍盐为原料，N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇的混合溶液或溶有表面活性剂的乙二醇为介质，在室温下搅拌均匀后，加入强还原剂，搅拌5分钟后置于反应釜中，150-170℃下反应1-10小时，冷却至室温，用去离子水洗涤产物数次，真空干燥至恒重。本发明专利技术与现有技术相比，通过可溶性的镍盐和硼氢化物来控制磁性微纳米材料的形貌，得到尺寸均一的多孔状微球；其具有很大的比表面积。在使用的过程中由于所得多孔超结构材料有磁性，因此在吸附了重金属后，通过外加磁场，极易使该微纳米材料和废水分离。同时，其具有良好的电化学性能，可用于有机小分子的电化学检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多孔磁性超结构纳米复合材料的制备方法及其应用
技术介绍
随着科技的发展，人们的生活日新月异，但也面临着严峻的环境问题。近几年，中国每年排出的工业废水约为8X IO8 m3，而且排放量逐年大幅递增，其中含有铬、锌、铜、汞等大量重金属离子。由于其较高的稳定性以及极强的毒性，工业废水排放之前应该经过严格的处理。然而，在实际应用中，无论是活性炭还是分级的金属氧化物都不能有效地从大量的水体中分离出来且很难再生。这样必须进行进一步后处理，从而增加了应用的成本，可见这些问题在实际应用中必须加以考虑。磁性复合多孔材料的既具有强的吸附性又能在外磁场下分离的特点刚好弥补了上述缺点，然而磁性复合多孔材料在重金属离子吸附领域的应用却少有报道。传统制备Ni (OH)2纳米材料的方法主要包括固相沉淀转化法、液相 沉淀反应法、高能球磨法等，合成的产物形貌有花瓣状、管状、片状、球状。如Fu等以浓氨水为沉淀剂，在pH 9. O的体系中水热48h后成功获得了不同形貌的Ni (OH)2材料。实验显示，反应温度对Ni (OH)2的形貌有非常大的影响180°C下合成了花瓣状β-Ni (OH)2球；而在240°C下则为β-Ni (OH)2纳米片(《稀有金属和硬质合金》，2012，40(2)，29-32)。Li等以多孔氧化铝为模板，O. I mol/LNiCl2溶液和I mol/L氨水为反应物，采用化学沉积法制备了 Ni (OH)2纳米管(《化学学报》，2005，63(5)，411-415)。但此方法步骤较多且需重复操作，较为繁琐。国外文献对此类材料也进行了一定的报道，Cao等采用反相微乳液-水热路线，在含有表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的正戊醇、环己烷和水的混合体系中以Ni (NO3)2 · 2H20和尿素为反应物，140°C下反应12小时制备出表面粗糙的Ci-Ni(OH)2微球，并研究了其在碱性充电电池电极上的应用(Crystal Growth & Design, 2007, 7(1)，170-174)。同时，Latha等通过无模板(template-free)路线制备出中空的β-Ni (OH)2微球(PhysicsE，2009，41 (7)，1289-1292。但此方法需要镍箔作为镍源，在氨水体系中，150°C水热反应24小时以上。原料不易获得，且反应时间较长。此外，Bala等在油酸体系中，以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂，硼氢化钠(NaBH4)为还原剂成功合成了 Ni/Ni (OH)2核壳结构(Nanotechnology, 2009, 20, 415603)。Godsell等进一步研究了此核壳结构的磁性能(Journal of Physics D: Applied Physics, 2011, 44, 325004)。但此材料为光滑球体，没有多孔的特征，在金属离子吸附方面无法进行应用。目前，大部分合成出来的Ni (OH)2M料都用于镍正极活性材料上。在磁性材料作为金属离子吸附剂方面，中国专利CN101658933A介绍了一种NiOC磁性纳米材料的制备方法，该磁性纳米材料是两次水热合成路线，第一步是将阴离子型表面活性剂，可溶性镍盐及强还原剂溶于蒸馏水中，在磁力搅拌的情况下依次将N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)和强碱缓慢加入上述溶液中，混合均匀后，升温140-180°C，反应10-12小时，冷却至室温，用去离子水洗涤数次，在真空干燥箱中50-60°C干燥至恒重。第二步是将所制成的磁性纳米粒子超声分散于重量浓度为10-15%葡萄糖溶液中，并在160-170°C下反应3-4小时后，冷却至室温，用去离子水洗涤，在真空干燥箱中50-60°C下干燥至恒重。中国专利CN102350296A介绍一种阳离子型染料磁性介孔吸附材料的制备，该方法的主要内容是将一定浓度的草酸(盐)水溶液进行化学反应，制备出复合金属草酸盐前驱体，对合成的复合金属草酸盐前驱体在在控制工艺条件下煅烧，得到磁性介孔氧化物；磁性介孔氧化物经柠檬酸钠水溶液水热活化，即得阳离子型染料磁性介孔吸附剂。但该方法涉及前驱体制备，煅烧，水热活化等多步操作，无法一步完成，制备时间较长。中国专利CN101733065A介绍一种可磁分离的核壳结构介孔重金属离子吸附剂。该方法分为四步，(I)合成Ci-Fe2O3颗粒，(2)包覆致密氧化硅中间层，(3)包覆氧化硅介孔层，(4)将内核还原成四氧化三铁磁性核。该方法步骤复杂，不易操作。本专利技术涉及多孔磁性的Ni/Ni (OH)2复合材料的一步合成及其在重金属离子吸附和电化学领域的应用。目前相关的报道文献中尚未发现
技术实现思路
本专利技术所要解决的第I个技术问题是提供一种简单的Ni/Ni (OH)2复合多孔磁性超结构材料的制备方法。本专利技术所要解决的第2个技术问题是上述多孔磁性超结构材料的应用。本专利技术解决的技术问题的技术方案一种多孔磁性超结构纳米复合材料的制备方法以可溶性镍盐为原料，溶有表面活性剂的乙二醇(EG)或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇(EG)的混合溶液为介质，在室温下搅拌均匀后，加入强还原剂，搅拌5分钟后置于反应釜中，150-170°C下反应1-10小时，冷却至室温，用去离子水洗涤产物数次，于60°C下真空干燥至恒重，即可。可溶性镍盐和强还原剂摩尔质量比为1:0. 33-1 ；表面活性剂的质量与可溶性镍盐的物质的量比值为0-0. 07 g/mmol ；乙二醇与N, N-二甲基甲酰胺的体积比1:0-2。所述可溶性镍盐为六水合氯化镍、六水合硫酸镍、硝酸镍、醋酸镍，其化学式分别为 NiCl2 · 6H20、NiSO4 · 6H20、Ni (NO3) 2、Ni (CH3COO) 2。所述强还原剂为碱金属的硼氢化物，如硼氢化钠、硼氢化钾。其化学式为NaBH4、KBH4。所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。本专利技术所制的多孔磁性超结构材料能催进一些有机小分子电子转移并在吸附工业废水中重金属离子方面有重要的应用。可选择性吸附含有Pb2+、Cu2+离子的重金属溶液。在一定反应温度、适当比例的乙二醇和DMF的混合溶剂中，可溶性的镍盐和强还原剂(如NaBH4)发生氧化还原生成Ni/Ni (OH)2复合多孔磁性纳米超结构材料。由于DMF分子中含有亲水端和疏水端，因此DMF在反应中既作为共同溶剂又扮演着表面活性剂的作用，同时，其亲水基团中的N原子能和镍原子形成配位。由于DMF分子的空间位阻迫使Ni (OH)2在Ni核表面只能沿特定方向生长，从而最终获得多孔磁性的Ni/Ni (OH)2复合超结构。但过多的DMF会使得表面的孔径减小；此外，过量的强还原剂(如NaBH4)能较大地改变体系的PH值，从而不利于多孔磁性的Ni/Ni (OH) 2复合超结构的形成。而在含有表面活性剂的乙二醇体系中上述多孔磁性的Ni/Ni (OH)2超结构仍能形成则应归因于表面活性剂的结构指导作用。本专利技术通过可溶性的镍盐和硼氢化物来控制磁性微纳米材料的形貌，得到尺寸均一的多孔状微球；其具有很大的比表面积。在使用的过程中由于所得多孔超结构材料有磁性，因此在吸附了重金属后，通过外加磁场，极易使该微纳米材料和废水分离。本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多孔磁性超结构纳米复合材料的制备方法，其特征在于：以可溶性镍盐为原料，溶有表面活性剂的乙二醇或N,N？二甲基甲酰胺和乙二醇的混合溶液为介质，在室温下搅拌均匀后，加入强还原剂，搅拌5分钟后置于反应釜中，150？170℃下反应1？10小时，冷却至室温，用去离子水洗涤产物数次，于60℃下真空干燥至恒重，即可。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹磊，王曼，倪永红，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：
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