CN104722263A - 一种TiO2/ZnFe2O4/活性炭复合材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明采用两步法合成了TiO2/ZnFe2O4/活性炭（AC）复合材料，首先采用水热法合成ZnFe2O4/AC复合材料，进一步采用溶胶-凝胶法合成了TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料。该复合材料具有较大的比表面积、良好的磁响应和光催化特性。本发明制备的复合材料可应用于污水中的有机染料吸附，且具有以下优点：1、该复合材料具有大比表面积，对污水中的染料等有机物有着强大的吸附能力。2、ZnFe2O4纳米颗粒不仅可提供良好的磁响应，可进行磁分离；同时具有良好的可见光响应性，提高了复合材料的光催化性能。3、TiO2纳米颗粒具备光催化降解有机物性能，在光照下再生利用。4、复合材料可循环使用，降低污水处理成本，节约资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种TiO2/ZnFe2O4/活性炭（AC）复合材料制备方法，可应用于废水中液相有机物的吸附和降解。
背景技术
目前，污水中的染料等有机物污染时刻威胁着人类的健康。纺织厂、纸厂、塑料制品等工厂经常要对他们的产品进行染色，从而产生了大量的染料废水，据统计，每年至少需要用到10万种商用染料，能产生7万多吨的染料废水。物理吸附被认为是一种简单有效且环保经济的方法来除去废水中的染料，而且吸附剂可以由一些较经济地材料经过简单的方法得到。作为一种典型的吸附材料，AC的比表面积一般可高达1000 m2·g-1以上，对染料的吸附效果良好。
传统上采用过滤的方法将经过吸附后的AC从污水中分离，但是该方法常常会造成滤网堵塞和坏掉而导致再次污染，影响去污效率。现阶段，磁分离技术是一种简单、快速、有效地回收AC的手段。活性炭发达的孔道结构和较大的比表面积，使得其他功能材料能够进入活性炭孔道或者负载于活性炭表面。当磁性物质与活性炭结合得到磁性AC，就可以采用磁分离技术将AC与污水分离。
磁分离回收磁性AC后，污染物并没有消失，只是从污水中转移到了磁性AC上，因而需要采用一些方法将污染物除去以达到AC再生的目的，降低污水治理成本。将具有光降解催化活性的材料与AC复合，可以实现上述目标，但如何实现可分离、“自清洁”AC复合材料的制备成为难点之一。
发明内容
本发明是为了制备一种可分离、可自我光催化降解有机污染物的污水处理吸附剂，而提供了一种TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料制备方法。
锐钛矿二氧化钛是一种较常见的光催化剂，具有较高的光催化活性、较高的稳定性、无毒等性能，在波长低于387.5 nm的光照射下，能够有效地将水中的有机染料氧化分解掉，达到净化的目的。
锌铁氧体作为一种软磁材料，具有优异的磁性能，可采用磁分离的方法从污水中有效地、快速地分离。同时，锌铁氧体的禁带宽度相对较低(1.9 eV)，具有较好的可见光响应性，研究表明，锌铁氧体可以提高锐钛矿二氧化钛对水中有机染料的光催化降解效果。
一种TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料制备方法分为两步，第一，采用溶剂热法合成ZnFe2O4/AC复合材料，第二，采用溶胶-凝胶法合成TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料。
一种TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料制备方法，具体是按以下步骤完成的：一、溶剂热法合成ZnFe2O4/AC复合材料：将3 mmol ZnCl2、6 mmol FeCl3·6H2O和1.8g AC加入70 ml乙二醇中，磁力搅拌均匀后，加入7.94 g无水乙酸钠，充分搅拌均匀后，装入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，放入恒温鼓风干燥箱中，160~220 ℃下保温8~20 h。待冷却后，采用磁分离方法，将黑色产物分离出来，并用去离子水和无水乙醇洗至中性，然后80 ℃下干燥即得ZnFe2O4/AC复合材料。二：溶胶-凝胶法合成TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料：在搅拌的情况下，将1~3 ml 钛酸丁酯滴加入20 ml无水乙醇中，制得溶液A。将1 ml无水醋酸、1 ml去离子水和10 ml无水乙醇混合均匀制得溶液B。在搅拌的情况下，将溶液B滴加入溶液A，搅拌1 h得到透明澄清的溶胶后，加入1 g步骤一中合成的ZnFe2O4/AC复合材料，充分搅拌均匀后，缓慢滴加去离子水，直至溶液变成有弹性的果冻状凝胶，然后放入恒温鼓风干燥箱中，110 ℃下保温10 h后将产物碾碎，置于管式电阻炉中，在氮气气氛下，以5 ℃/min的升温速率从室温升温至400 ℃，保温2~10 h即得TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料。
本发明优点：一、本发明合成的吸附剂具有长久使用性。在制备前驱体溶液时，经过长时间的浸渍，前驱体离子能够进入AC的孔道内，使得TiO2和ZnFe2O4存在于AC的孔道内，外层的AC充当一层保护壳，保护TiO2和ZnFe2O4免遭外界环境的破坏。二、本发明合成的吸附剂在可见光范围内也具有光催化降解有机燃料能力。锌铁氧体具有良好的可见光响应性，在可见光照射下，就能激发具有强氧化性的·OH，从而促进有机燃料的矿化，提高锐钛矿二氧化钛对有机染料的光催化降解效果。
本发明采用X射线衍射技术（XRD）分析本发明制备的TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料物相，采用振动样品磁强计（VSM）来评价本发明制备的TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料物相的磁响应特性，采用表面分析仪来表征制备的TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料的比表面积、孔容、孔径分布，可知本发明成功制备出了具有优异磁性能和较大比表面积的TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料。
附图说明
图1是具体实施方式二制备的TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料的XRD曲线图，从图中可以看出尖晶石结构的ZnFe2O4和锐钛矿TiO2的标准衍射峰，分别用“▲”、“●”标记。AC是微晶组成的无定形碳，衍射峰强度较弱，在XRD曲线上，AC的衍射峰被TiO2和ZnFe2O4掩盖了，其较大的比表面积可以证实AC的存在。
图2是具体实施方式二制备得到的TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料的N2物理吸附-脱附等温线，从图中可知TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料的比表面积可达669.10 m2/g，具有良好的吸附水中有机物的能力。
图3是具体实施方式二制备得到的TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料在室温下的VSM图，从图中可以看出TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料的饱和磁化强度可达4.23 emu/g，具有足够的磁性能应用于磁分离技术；而且该复合材料呈现出超顺磁性，易于磁化，磁分离后，不会因磁性而团聚在一起。
具体实施方式
具体实施方式1：将3 mmol ZnCl2、6 mmol FeCl3·6H2O和1.8g AC加入70 ml乙二醇中，磁力搅拌均匀后，加入7.94 g无水乙酸钠，充分搅拌均匀后，装入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，放入恒温鼓风干燥箱中，190 ℃下保温14 h。待冷却后，采用磁分离方法，将黑色产物分离出来，并用去离子水和无水乙醇洗至中性，然后80℃下干燥6h，即得ZnFe2O4/AC复合材料。溶胶-凝胶法合成TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料：在搅拌的情况下，将1 ml 钛酸丁酯滴加入20 ml无水乙醇中，制得溶液A。将1 ml无水醋酸、1 ml去离子水和10 ml无水乙醇混合均匀制得溶液B。在搅拌的情况下，将溶液B滴加入溶液A，搅拌1 h得到透明澄清的溶胶后，加入1 g步骤一中合成的ZnFe2O4/AC复合材料，充分搅拌均匀后，缓慢滴加去离子水，直至溶液变成有弹性的果冻状凝胶，然后放入恒温鼓风干燥箱中，110 ℃下保温10 h后将产物碾碎，置于管式电阻炉中，在氮气气氛下，以5 ℃/min的升温速率从室温升温至400 ℃，保温2 h即得TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料。本实验磁分离方法中采用的表面磁场大小为0.6 T。
具体实施方式2：将3 mmol ZnCl2、6 mmol FeCl3·6H2O和1.8g AC加入70 ml乙二醇中，磁力搅拌均匀后，加入7.94 g无水乙酸钠，充分搅拌均匀后，装入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，放入恒温鼓风干燥箱中，160 ℃下保温20 h。待冷却后，采用磁分离方法，将黑色产物分离出来，并用去离子水和无水乙醇洗至中性，然后80℃下干燥8h，即得ZnFe2O4/AC复合材料。溶胶-凝胶法合成TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料：在搅拌的情况下，将2 ml 钛酸丁酯滴加入20 ml无水乙醇中，制得溶液A。将1 ml无水醋酸、1 ml去离子水和10 ml无水乙醇混合均匀制得溶液B。在搅拌的情况下，将溶液B滴加入溶液A，搅拌1 h得到透明澄清的溶胶后，加入1 g步骤一中合成的ZnFe2O4/AC复合材料，充分搅拌均匀后，缓慢滴加去离子水，直至溶液变成有弹性的果冻状凝胶，然后放入恒温鼓风干燥箱中，90 ℃下保温11 h后将产物碾碎，置于管式电阻炉中，在氮气气氛下，以5 ℃/min的升温速率从室温升温至400 ℃，保温6 h即得TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料。本实验磁分离方法中采用的表面磁场大小为0.01 T。
具体实施方式3：将3 mmol ZnCl2、6 mmol FeCl3·6H2O和1.8g AC加入70 ml乙二醇中，磁力搅拌均匀后，加入7.94 g无水乙酸钠，充分搅拌均匀后，装入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，放入恒温鼓风干燥箱中，220 ℃下保温8 h。待冷却后，采用磁分离方法，将黑色产物分离出来，并用去离子水和无水乙醇洗至中性，然后80℃下干燥10h，即得ZnFe2O4/AC复合材料。溶胶-凝胶法合成TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料：在搅拌的情况下，将3 ml 钛酸丁酯滴加入20 ml无水乙醇中，制得溶液A。将1 ml无水醋酸、1 ml去离子水和10 ml无水乙醇混合均匀制得溶液B。在搅拌的情况下，将溶液B滴加入溶液A，搅拌1 h得到透明澄清的溶胶后，加入1 g步骤一中合成的ZnFe2O4/AC复合材料，充分搅拌均匀后，缓慢滴加去离子水，直至溶液变成有弹性的果冻状凝胶，然后放入恒温鼓风干燥箱中，80 ℃下保温12 h后将产物碾碎，置于管式电阻炉中，在氮气气氛下，以5 ℃/min的升温速率从室温升温至400 ℃，保温10 h即得TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料。本实验磁分离方法中采用的表面磁场大小为2.0 T。
Claims (2)
1.一种TiO2/ZnFe2O4/活性炭（AC）复合材料制备方法，其特征在于该复合材料是采用二步法合成的，其制备方法是按以下步骤完成的：一、溶剂热法合成ZnFe2O4/AC复合材料：将3 mmol ZnCl2、6 mmol FeCl3·6H2O和1.8g AC加入70 ml乙二醇中，磁力搅拌均匀后，加入7.94 g无水乙酸钠，充分搅拌均匀后，装入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，放入恒温鼓风干燥箱中，160~220 ℃下保温8~20 h；待冷却后，采用磁分离方法，将黑色产物分离出来，并用去离子水和无水乙醇洗至中性，然后80 ℃下干燥6～10 h即得ZnFe2O4/AC复合材料；二：溶胶-凝胶法合成TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料：在搅拌的情况下，将1~3 ml 钛酸丁酯滴加入20 ml无水乙醇中，制得溶液A；将1 ml无水醋酸、1 ml去离子水和10 ml无水乙醇混合均匀制得溶液B；在搅拌的情况下，将溶液B滴加入溶液A，搅拌1h得到透明澄清的溶胶后，加入1 g步骤一中合成的ZnFe2O4/AC复合材料，充分搅拌均匀后，缓慢滴加去离子水，直至溶液变成有弹性的果冻状凝胶，然后放入恒温鼓风干燥箱中，80～110 ℃下保温10～12 h后将产物碾碎，置于管式电阻炉中，在氮气气氛下，以5℃/min的升温速率从室温升温至400 ℃，保温2~10 h即得TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种TiO2/ZnFe2O4/AC复合材料制备方法，其特征在于磁分离方法中采用的表面磁场大小为0.01-2.0 T。
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104998614A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-10-28 | 徐靖才 | 一种可液体中磁分离的活性炭复合材料的制备方法 |
| CN105597724A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-05-25 | 浙江工业大学 | 一种磁性生物炭负载光催化剂的制备方法 |
| CN106000130A (zh) * | 2016-07-09 | 2016-10-12 | 大连理工大学 | 一种PVDF/碳纤维基MFe2O4型光催化导电过滤膜耦合MBR/MFC的方法 |
| CN108043417A (zh) * | 2018-01-06 | 2018-05-18 | 中南大学 | 一种钒酸铟-铁酸锌复合材料及其制备和在光催化中的应用 |
| CN108816212A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-16 | 中国计量大学 | 一种二氧化钛光催化复合材料的制备方法 |
| CN109786123A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-05-21 | 徐靖才 | 一种Zn2SnO4/活性炭复合材料的制备方法 |
| CN109896574A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-06-18 | 福建省农业科学院农业工程技术研究所 | 一种碳铁氧体-氧化钛多功能净水材料及其制备方法 |
| CN109967063A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-07-05 | 浙江工业大学 | 一种铜藻基炭/纳米TiO2复合材料及其制备和应用 |
| CN110064395A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-07-30 | 吉林师范大学 | 一种具备磁性分离功能的可见光催化剂的制备方法 |
| CN112521530A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-03-19 | 华南理工大学 | 一种利用全光谱的复合无机光引发剂及其制备方法与应用 |
| CN115420817A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-12-02 | 众旺达(宁夏)技术咨询有限公司 | 污水中毒品及毒品代谢物的检测方法 |
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- 2015-03-14 CN CN201510111991.5A patent/CN104722263A/zh active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PENCHAL REDDY MATLI, ET AL.: "Fabrication, characterization, and magnetic behavior of porous ZnFe2O4 hollow microspheres", 《INT NANO LETT》 * |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104998614A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-10-28 | 徐靖才 | 一种可液体中磁分离的活性炭复合材料的制备方法 |
| CN105597724A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-05-25 | 浙江工业大学 | 一种磁性生物炭负载光催化剂的制备方法 |
| CN106000130A (zh) * | 2016-07-09 | 2016-10-12 | 大连理工大学 | 一种PVDF/碳纤维基MFe2O4型光催化导电过滤膜耦合MBR/MFC的方法 |
| CN108043417A (zh) * | 2018-01-06 | 2018-05-18 | 中南大学 | 一种钒酸铟-铁酸锌复合材料及其制备和在光催化中的应用 |
| CN108816212A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-16 | 中国计量大学 | 一种二氧化钛光催化复合材料的制备方法 |
| CN109896574A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-06-18 | 福建省农业科学院农业工程技术研究所 | 一种碳铁氧体-氧化钛多功能净水材料及其制备方法 |
| CN109896574B (zh) * | 2018-09-30 | 2021-10-22 | 福建省农业科学院农业工程技术研究所 | 一种碳铁氧体-氧化钛多功能净水材料及其制备方法 |
| CN110064395A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-07-30 | 吉林师范大学 | 一种具备磁性分离功能的可见光催化剂的制备方法 |
| CN109786123A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-05-21 | 徐靖才 | 一种Zn2SnO4/活性炭复合材料的制备方法 |
| CN109967063A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-07-05 | 浙江工业大学 | 一种铜藻基炭/纳米TiO2复合材料及其制备和应用 |
| CN109967063B (zh) * | 2019-03-19 | 2021-07-27 | 浙江工业大学 | 一种铜藻基炭/纳米TiO2复合材料及其制备和应用 |
| CN112521530A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-03-19 | 华南理工大学 | 一种利用全光谱的复合无机光引发剂及其制备方法与应用 |
| CN112521530B (zh) * | 2020-11-24 | 2021-09-21 | 华南理工大学 | 一种利用全光谱的复合无机光引发剂及其制备方法与应用 |
| CN115420817A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-12-02 | 众旺达(宁夏)技术咨询有限公司 | 污水中毒品及毒品代谢物的检测方法 |
| CN115420817B (zh) * | 2022-07-28 | 2023-11-14 | 众旺达(宁夏)技术咨询有限公司 | 污水中毒品及毒品代谢物的检测方法 |
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