一種磁性催化吸附材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新材料制備領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是采用溶劑熱法，以乙二醇為溶劑，將乙二胺?β?環(huán)糊精/石墨烯超分子(EDA?CD?GO)，與TiO2（P25）、納米磁性顆粒Fe3O4復(fù)合制備磁性催化吸附材料的方法。該方法生成的納米四氧化三鐵可與P25、EDA?CD?GO復(fù)合制得具有催化吸附的雙功能材料。該材料具有較高的產(chǎn)率，可解決現(xiàn)有材料再生和回收困難等問題，實(shí)現(xiàn)高效、綠色環(huán)保的功效。這些都使本發(fā)明具有極為廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
一種磁性催化吸附材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于新材料制備領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)公開了一種磁性催化吸附材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，環(huán)境污染已成為人類最關(guān)注的問題之一。在水體、大氣和土壤等環(huán)境石存在許多破壞生態(tài)平衡的有機(jī)污染物，這些有機(jī)污染物石只有少量能被生物自行降解，大多數(shù)很難被降解。相對(duì)于常用處理有機(jī)污染物的方法:物理法、生物降解技術(shù)和化學(xué)法等，光催化降解具有高效、環(huán)保、易操作等優(yōu)點(diǎn)而成為最有發(fā)展前景的方法之一。對(duì)于光催化反應(yīng)來(lái)說(shuō)，Ti02(P25鈦白粉)是研究最多的一種半導(dǎo)體，這是由于它價(jià)格低廉、易處理、比表面積大以及穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]乙二胺-β-環(huán)糊精/石墨烯超分子(EDA-CD-GO)雜化體是一種納米尺度的超分子材料，環(huán)糊精科識(shí)別和包結(jié)一系列的底物，而氧化石墨烯的C=C的質(zhì)子絡(luò)合以及官能團(tuán)，如_COOH和-OH會(huì)和帶有功能團(tuán)-ΝΗ2和-OH的有機(jī)污染物產(chǎn)生強(qiáng)烈的氫鍵;與納米磁性顆粒Fe3O4復(fù)合制備納米磁性復(fù)合物，一方面降低了磁性納米粒子的高比表面能，避免其因團(tuán)聚造成的粒徑分布不均和生物相容性差的缺陷；另一方面能使其表面免受外部環(huán)境的直接侵?jǐn)_，保持了其化學(xué)穩(wěn)定性和磁性能。將T12光催化降解和低能耗的磁分離、小粒徑的EDA-CD-GO有效復(fù)合，可進(jìn)行磁性分離，實(shí)現(xiàn)催化吸附雙功能，對(duì)于解決當(dāng)前日益嚴(yán)重的有機(jī)物污染環(huán)境保護(hù)，實(shí)現(xiàn)資源的合理利用具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的:為了解決當(dāng)前有機(jī)物污染物只有少量能被生物自行降解的難題，本發(fā)明提供了一種由EDA-CD-GO制備催化吸附材料的方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種磁性催化吸附材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟:(I)將氧化石墨烯粉末(GO)加入去離子水中，超聲I?4h后，加入KOH和乙二胺-β-環(huán)糊精(EDA-CD)，室溫下攪拌10?50min，確保完全混合，在70 °C-90 °C下，反應(yīng)20?30h，得到均勻的黑色溶液，離心分離固液產(chǎn)物，洗滌固液產(chǎn)物至PH值為7(通過酸堿溶液調(diào)整)，真空干燥固液產(chǎn)物制備得到乙二胺-β_環(huán)糊精/石墨烯超分子(EDA-⑶-G0)，備用;工藝流程如圖1所示；(2)再以乙二醇為溶劑，采用溶劑熱法，將步驟(I)制備好的EDA-⑶-GO超分子與T12和FeCl3.6H2O混合均勻，攪拌I?3h后，再加入NaAc(CH3COONa)和聚乙二醇，再次混合攪拌
0.5?Ih;將混合物裝入高壓反應(yīng)釜中，加熱到170?200°C，反應(yīng)12?18h，利用磁性，分離固液產(chǎn)物，干燥固液產(chǎn)物制備得到一種催化吸附材料，即EDA-CD-GO/ T12 /Fe3O4,工藝流程如圖2所示。
[0006]其中，EDA-CD與GO的質(zhì)量比為1: 0.05?0.4，與KOH的質(zhì)量比為1: 0.1-0.6,EDA-CD-GO與FeCl3.6H2O的質(zhì)量比為1: 5?10，與溶劑乙二醇的質(zhì)量比為1: 10?20，與NaAc的質(zhì)量比為1: 20?50，與聚乙二醇的質(zhì)量比為1: 5?20，與T12的質(zhì)量比為為1:0.5?2。
[0007]所使用的氧化石墨烯粉末是工業(yè)級(jí)中的一種;所使用的乙二胺-β-環(huán)糊精是β-環(huán)糊精衍生物中的一種;所使用的T12為德固賽Ρ25，所述EDA-⑶-GO是β-環(huán)糊精衍生物和石墨烯所制備的超分子中的一種。
[0008]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):反應(yīng)過程中生成的納米四氧化三鐵可與P25(Ti02)、EDA-CD-G0復(fù)合制得具有催化吸附的雙功能材料。該材料具有較高的產(chǎn)率，可解決現(xiàn)有材料再生和回收困難等問題，實(shí)現(xiàn)高效、綠色環(huán)保的功效。這些都使本發(fā)明具有極為廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1本發(fā)明EDA-CD-GO制備工藝流程圖；圖2為本發(fā)明催化吸附材料的工藝流程圖；圖3和圖4分別為本發(fā)明實(shí)施例1中EDA-⑶-GO和納米四氧化三鐵、P25復(fù)合產(chǎn)物EDA-⑶-GO/P25 /Fe3O4的透射電子顯微鏡圖和粉末X射線衍射譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1、一種磁性催化吸附材料的制備方法，其步驟如下:(I)將0.15gGO加入去離子水中，超聲1.5h后，加入0.2g KOH和Ig乙二胺-β-環(huán)糊精(EDA-CD)，室溫下攪拌30min，確保完全混合，在80°C下，反應(yīng)24h，得到均勻的黑色溶液，離心分離固液產(chǎn)物，洗滌固體產(chǎn)物至PH值為7，真空干燥固體產(chǎn)物制備得到乙二胺-β-環(huán)糊精/石墨烯超分子(EDA-CD-GO)，備用；(2)將0.1g EDA-CD-GO與50mL的乙二醇充分混合后，加入0.lgP25，再加入0.5gFeCl3- 6H20攪拌2小時(shí)，再依次加入3.6g NaAc和1.0g聚乙二醇，攪拌I小時(shí);將混合物裝入反應(yīng)釜中，180 °C下，反應(yīng)16h，液固產(chǎn)物磁性分離，固體產(chǎn)物的透射電子顯微鏡圖如圖3所示，可見EDA-CD-GO和P25的顆粒分布不太均勻;X射線衍射譜圖如圖4所示，可見2Θ為18.2°，30.0°，35.5°，43.2°，53.2°，57.1° 及 62.9° 處的峰分別歸屬于 Fe3O4 納米粒子的(111)，(220)，(311)，(400)，(422)，(511)及(440)晶面，2Θ在25°為二氧化鈦P25的特征峰，表明分離固液產(chǎn)物后的固體產(chǎn)物為磁性催化吸附材料(EDA-⑶-G0/P25 /Fe3O4)。
[0011]實(shí)施例2、一種磁性催化吸附材料的制備方法，其步驟如下:(I)將0.1g GO加入去離子水中，超聲Ih后，加入0.25g KOH和Ig乙二胺-β-環(huán)糊精(EDA-CD)，室溫下攪拌20min，確保完全混合，在85°C下，反應(yīng)22h，得到均勻的黑色溶液，離心分離固液產(chǎn)物，洗滌固體產(chǎn)物至PH值為7，真空干燥固體產(chǎn)物制備得到乙二胺-β-環(huán)糊精/石墨烯超分子(EDA-⑶-G0)，備用；(2)將0.1g EDA-CD-GO與50mL的乙二醇充分混合后，加入0.15gP25，再加入0.5gFeCl3- 6H20攪拌2小時(shí)，再依次加入3.6g NaAc和1.0g聚乙二醇，攪拌I小時(shí);將混合物裝入反應(yīng)釜中，180°C下，反應(yīng)16h，液固產(chǎn)物磁性分離，固體產(chǎn)物為磁性催化吸附材料。
[0012]實(shí)施例3、一種磁性催化吸附材料的制備方法，其步驟如下:(I)將0.15gGO加入去離子水中，超聲2小時(shí)后，加入0.2g KOH和Ig乙二胺-β-環(huán)糊精(EDA-⑶)，室溫下攪拌40min，確保完全混合，在85°C下，反應(yīng)22h，得到均勻的黑色溶液，離心分離固液產(chǎn)物，洗滌固體產(chǎn)物至PH值為7，真空干燥固體產(chǎn)物制備得到乙二胺-β-環(huán)糊精/石墨烯超分子(EDA-CD-GO)，備用；(2)將0.1g EDA-CD-GO與50mL的乙二醇充分混合后，加入0.2gP25，再加入0.5gFeCl3- 6H20攪拌2小時(shí)，再依次加入3.3g NaAc和1.0g聚乙二醇，攪拌I小時(shí);將混合物裝入反應(yīng)釜中，200 °C下，反應(yīng)16h，液固產(chǎn)物磁性分離，固體產(chǎn)物為磁性催化吸附材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磁性催化吸附材料的制備方法，其特征在于:該制備方法包括以下步驟: (I)將氧化石墨烯粉末GO加入去離子水中，超聲0.5?4h后，加入KOH和乙二胺-β-環(huán)糊精EDA-CD，室溫下，攪拌10?50min ；在70°C-90°C下，反應(yīng)20?30h，得到均勻的黑色溶液，離心分離固液產(chǎn)物，洗滌固液產(chǎn)物至PH值為7，真空干燥固液產(chǎn)物制備得到乙二胺-β_環(huán)糊精/石墨烯超分子EDA-⑶-GO，備用； (2 )再以乙二醇為溶劑，采用溶劑熱法，將步驟(I)制備好的EDA-⑶-GO超分子與T12和FeCb.6Η2Ο混合均勾，攪拌I?3h后，再加入NaAc和聚乙二醇，再次混合攪拌0.5?2h;將混合物裝入高壓反應(yīng)釜中，加熱到170?200°C，反應(yīng)12?24h，利用磁性，分離固液產(chǎn)物，干燥固液產(chǎn)物制備得到一種催化吸附材料，即EDA-CD-GO/ T12 /Fe3〇4。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁性催化吸附材料的制備方法，其特征在于:EDA-CD與GO 的質(zhì)量比為I: 0.05?0.4，與KOH的質(zhì)量比為1: 0.1?0.6,EDA-CD-GO與FeCl3.6H20的質(zhì)量比為1: 5?10，與溶劑乙二醇的質(zhì)量比為1: 10?20，與NaAc的質(zhì)量比為1: 20?50，與聚乙二醇的質(zhì)量比為1: 5?20，與T12的質(zhì)量比為為1:0.5?2。3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的一種磁性催化吸附材料的制備方法，其特征在于:所使用的GO是工業(yè)級(jí)中的一種;所使用的EDA-⑶是β-環(huán)糊精衍生物中的一種;所使用的T12為德固賽Ρ25;所述EDA-⑶-GO是β-環(huán)糊精衍生物和石墨烯所制備的超分子中的一種。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK106000337SQ201610397827
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】趙夢(mèng)奇, 阿爾娜·海薩爾, 廖銀念, 趙玉霞, 徐艷, 丁蕾, 陳德軍, 賈劍平, 任定益, 陳桂
【申請(qǐng)人】新疆大學(xué)