本发明专利技术涉及一种磁性复合催化剂Ag/HNTs/Fe3O4的制备方法，属环境功能材料制备技术领域，用简单有效的化学还原法制备了四氧化三铁/埃洛石纳米管(HNTs/Fe3O4)磁性复合材料。接着用硝酸银溶液和氨水配置成新鲜的银氨溶液，作为氧化剂，用葡萄糖作为还原剂，通过银镜反应在磁性复合材料进行沉积了Ag纳米粒子制备磁性复合催化剂Ag/HNTs/Fe3O4催化剂，并将用于催化降解水溶液中对硝基苯酚。
【技术实现步骤摘要】
—种磁性复合催化剂Ag/HNTs/Fe304的制备方法
本专利技术涉及一种磁性复合催化剂Ag/HNTs/Fe304的制备方法,属环境功能材料制备
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技术介绍
硝基芳香化合物是有毒的和抗生物降解的有机污染物，广泛应用于生产炸药的原料和中间产物、制药、农药、颜料、染料、木材防腐剂、橡胶助剂等领域。其中，对硝基苯酚(4-NP)由于其高化学稳定性、溶于水、持久性、生物毒害性，是硝基芳香化合物中的重要一员。因此，4-NP已被美国国家环境保护局列为优先污染物。由于4-NP在水溶液中的高稳定性、高溶解性，以至于传统的净化方法很难将它们从地表水和地下水中移除。所以迫切需要找到一个有效的方法从环境中去除4-NP。据报道银纳米粒子由于其独特的物理化学性质可以作为催化剂来降解4-NP。到目前为止，已经有很多方法合成不同形状的Ag纳米粒子，如化学还原法、微乳液法、水热法。然而，银纳米粒子容易聚合，可回收性和可复用性差。因此，很需要找到一种可以防止Ag纳米粒子团聚并且方便催化剂回收的方法。最近，许多研究人员将二氧化钛、石墨烯、碳纳米管用作支架来解决团聚问题。然而，这些支架似乎过于昂贵且在实际应用中很费时。因此，寻找一种低成本和可用的支架是非常紧迫的，埃洛石纳米管(HNTs)是优先考虑做为催化剂的载体来解决Ag纳米粒子的团聚的问题，一方面HNTs [Al2Si2O5 (OH)4 ? H2O])是广泛存在于土壤和风化岩石中的天然硅酸盐纳米管，具有中空纳米管状结构且比表面积大，被视为碳纳米管的替代物；另一方面，HNTs在中国以及世界各地资源非常丰富。更重要的是，HNTs已被应用于许多领域，如用于吸附剂、催化剂载体、电子、生物系统和功能材料等等。基于这些优势，HNTs用作银催化剂粒子的支架防止团聚具有重要意义。磁分离技术可以解决催化剂的回收问题。然而，如果Fe3O4纳米颗粒被直接用作贵金属的支架，磁性载体与空气接触会慢慢的氧化。因此，为了减缓或防止氧化，Fe3O4纳米颗粒沉积在HNTs的空腔内形成磁性纳米颗粒:HNTs/Fe304。基于HNTs，制备内腔有磁响应、外表面有银纳米粒子的复合催化剂具有较好的前景。
技术实现思路
本专利技术通过简单有效的化学还原法首先制备了四氧化三铁/埃洛石纳米管(HNTs/Fe304)磁性复合材料，接着用硝酸银溶液和氨水配置成新鲜的银氨溶液，作为氧化剂，用葡萄糖作为还原剂，通过银镜反应在磁性复合材料表面进行沉积Ag纳米粒子，制备磁性复合催化剂Ag/HNTs/Fe304，并将其用于催化降解水溶液中对硝基苯酚。本专利技术采用的技术方案是: (1)埃洛石纳米管(HNTs)活化:块状埃洛石纳米管经研磨粉碎后，取粉碎的埃洛石纳米管置于浓硝酸和蒸馏水的混合溶液中75-80°C回流12-13 h，所得产物用二次蒸馏水洗至中性，在60°C下烘干至恒重；最后将干燥后的埃洛石纳米管置于煅烧炉内200-250°C煅烧2.0-2.5 h。(2)磁性埃洛石纳米管复合材料(HOTVFe3O4)的制备 将活化后的HNTs、九水硝酸铁和无水乙醇混合，超声分散60-65 min ;然后混合物在60°〇的水浴锅内蒸发至恒重；随后将产物在80-85°C丙酸蒸汽浸泡15-16 h，之后在氮气保护下，265-275 °C煅烧2.0-2.5 h ;最后，所得的产物HNTs/Fe304用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤3次，在60°C下真空干燥至恒重。(3) HNTs/Fe304表面沉积Ag纳米粒子复合材料(Ag/HNTs/Fe304)的制备 取HNTs/Fe304溶解在去离子水中配置成浓度为1.00-1.05 g/L HNTs/Fe304分散液，置于圆底烧瓶并超声30 min ;分别配置浓度为0.10-0.15 mol/L硝酸银溶液和氨水；然后将所配置的氨水逐滴加入到硝酸银溶液直到溶液刚好变澄清时，停止滴加，所得的混合液即为银氨溶液[Ag(NH3)2]，并用蒸馏水调节其浓度至1.00X10_2-1.05X10_2 mol/L ;随后，将新鲜配置的上述[Ag(NH3)2]溶液加入到HNIVFe3O4分散液中，40°C下搅拌0.9-1.1 h ;将浓度为0.0152 mol/L-0.0228 mol/L的葡萄糖溶液引入一个注射器中，在重力作用下，葡萄糖溶液会自动滴入上述混合液；随后，继续搅拌I h ;最后，所得产物用无水乙醇和去离子水分别洗涤3次，并在真空干燥箱80°C干燥24 h。其中，步骤(1)中所述的粉碎的埃洛石纳米管与浓硝酸和蒸馏水的混合溶液的比例为:18-20 g:250-275 mL ;其中浓硝酸和蒸馏水的体积比为1:4-4.5。其中，步骤(2)中所述的活化后的HNTs、九水硝酸铁和无水乙醇的质量比0.66-0.76:0.33-0.43:25-30。其中，步骤(3)中所述的银氨溶液、葡萄糖溶液和HNTs/Fe304分散液的体积比为1:1:10。本专利技术的技术优点:该产品由于Fe3O4负载在埃洛石的纳米管的空腔内，减少了与空气的直接接触，减缓或防止其氧化；用简单有效的方法将Ag纳米粒子沉积在HNTs/Fe304的表面，所获得的催化剂催化活性高；利用本专利技术获得的磁性催化剂具有较好的磁响应性质，能实现快速分离，重复利用效果显著。【附图说明】图1 为实施例1 HNTs (a)、HNTs/Fe304 (b)、Ag/HNTs/Fe304 (c)的扫描电影图和Ag/HNTs/Fe304 (d)的能谱图。从图中可知埃洛石是管状结构，直径为50-120 nm，内径为20-25 nm，壁厚约为20 nm ;粒径约为5.0-8.0 nm的Fe3O4成功的负载在埃洛石的内空腔里，粒径约为20 nm Ag纳米粒子也很好的沉积在HNTs/Fe304的外表面上。图2 为实施例1 HNTs、HOTVFe3O4 和 Ag/HNTs/Fe304 X 射线衍射图。HNTs/Fe304在10。〈2 0〈80°区间有两个特征峰(2 0 =35.5° ,37.1° )，对应为Fe3O4的特征峰，表明HNTs/Fe304中存在Fe3O4纳米粒子；Ag/HNTs/Fe304在该区间有六个特征峰(2 0 = 35.5°、37.7° ,38.1° ,44.3° ,64.4° ,77.6° )，对应为 Fe3O4 和 Ag粒子的特征峰。表明 Ag/HNTs/Fe3O4中存在Fe3O4和Ag纳米粒子。图3为实施例1 HNTS、HNTS/Fe304和Ag/HNTs/Fe304的紫外-可见漫反射图。从图中可知在HNTs和HNTs/Fe304均未发现Ag的表面等离子体共振的吸收峰，而Ag/HNTs/Fe304大约在420 nm波长出现了强烈的Ag的表面等离子体共振的吸收峰，表明了 Ag纳米粒子的存在。图4为实施例1 HNTs、HOTVFe3O4和Ag/HNTs/Fe304的红外光谱图。从图中可知3694和3621 cnT1对应的是两个Al2OH拉伸吸收峰，1090和1032 cnT1对应的是S1-O-Si的峰，这些都是HNTs的特征峰,在三个光谱中均能发现。负载上Fe3O4纳米粒子和沉积上Ag纳米粒子后，在1090 cnT1处S1- O-Si的峰均变弱，证明Fe3O4和Ag纳米粒子本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁性复合催化剂Ag/HNTs/Fe3O4的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：（1）埃洛石纳米管活化：块状埃洛石纳米管经研磨粉碎后，取粉碎的埃洛石纳米管置于浓硝酸和蒸馏水的混合溶液中75?80?oC回流12?13?h，所得产物用二次蒸馏水洗至中性，在60?oC下烘干至恒重；最后将干燥后的埃洛石纳米管置于煅烧炉内200?250?oC煅烧2.0?2.5?h；（2）磁性埃洛石纳米管复合材料的制备：????将活化后的埃洛石纳米管、九水硝酸铁和无水乙醇混合，超声分散60?65?min；然后混合物在60?oC的水浴锅内蒸发至恒重；随后将产物在80?85?oC丙酸蒸汽浸泡15?16?h，之后在氮气保护下，265?275?oC煅烧2.0?2.5?h，即得磁性埃洛石纳米管复合材料HNTs/Fe3O4；最后，所得的产物HNTs/Fe3O4用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤3次，在60?oC下真空干燥至恒重；（3）HNTs/Fe3O4表面沉积Ag纳米粒子复合材料的制备：取HNTs/Fe3O4溶解在去离子水中配置成浓度为1.00?1.05?g/L?HNTs/Fe3O4分散液，置于圆底烧瓶并超声30?min；分别配置浓度为0.10?0.15?mol/L硝酸银溶液和氨水；然后将所配置的氨水逐滴加入到硝酸银溶液直到溶液刚好变澄清时，停止滴加，所得的混合液即为银氨溶液，并用蒸馏水调节其浓度至1.00×10?2?1.05×10?2?mol/L；随后，将新鲜配置的上述银氨溶液加入到HNTs/Fe3O4分散液中，40?oC下搅拌0.9?1.1?h；将浓度为0.0152?mol/L?0.0228?mol/L的葡萄糖溶液引入一个注射器中，在重力作用下，葡萄糖溶液会自动滴入上述混合液；随后，继续搅拌1?h；最后，所得产物用无水乙醇和去离子水分别洗涤3次，并在真空干燥箱80?oC干燥24?h。...
【技术特征摘要】
1.一种磁性复合催化剂Ag/HNTs/Fe304的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行: (1)埃洛石纳米管活化: 块状埃洛石纳米管经研磨粉碎后，取粉碎的埃洛石纳米管置于浓硝酸和蒸馏水的混合溶液中75-80 °C回流12-13 h，所得产物用二次蒸馏水洗至中性，在60 °(:下烘干至恒重；最后将干燥后的埃洛石纳米管置于煅烧炉内200-250 0C煅烧2.0-2.5 h ； (2)磁性埃洛石纳米管复合材料的制备: 将活化后的埃洛石纳米管、九水硝酸铁和无水乙醇混合，超声分散60-65 min ;然后混合物在60 °C的水浴锅内蒸发至恒重；随后将产物在80-85 °C丙酸蒸汽浸泡15-16 h，之后在氮气保护下，265-275 0C煅烧2.0-2.5 h，即得磁性埃洛石纳米管复合材料HNTs/Fe304 ；最后，所得的产物HNTs/Fe304用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤3次，在60 0C下真空干燥至恒重； (3)HNTs/Fe304表面沉积Ag纳米粒子复合材料的制备: 取HNTs/Fe304溶解在去离子水中配置成浓度为1.00-1.05 g/L HNTs/Fe304分散液，置于圆底烧瓶并超声30 min ;分别配置浓度为0.10-0.15 mol/L硝酸银溶液和氨水；然后将所配置的氨水逐滴加入到硝酸银溶液直到溶液刚好变澄清时，停止滴加，所得的混合液即为银氨溶液，并用蒸馏水调节其浓度至1...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘建明，甘梦颖，张云雷，瞿琴，朱文静，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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