CN108816291A - 一种藻酸盐基复合光催化气凝胶材料及其制备方法 - Google Patents
一种藻酸盐基复合光催化气凝胶材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108816291A CN108816291A CN201810457862.5A CN201810457862A CN108816291A CN 108816291 A CN108816291 A CN 108816291A CN 201810457862 A CN201810457862 A CN 201810457862A CN 108816291 A CN108816291 A CN 108816291A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alginic acid
- composite photocatalyst
- preparation
- acid alkali
- aerogel material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 title claims abstract description 48
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 title claims abstract description 48
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000783 alginic acid Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 229960001126 alginic acid Drugs 0.000 title claims abstract description 24
- 150000004781 alginic acids Chemical class 0.000 title claims abstract description 24
- 239000003513 alkali Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims description 8
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 5
- HDSBZMRLPLPFLQ-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol alginate Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(C(O)=O)C1OC1C(O)C(O)C(C)C(C(=O)OCC(C)O)O1 HDSBZMRLPLPFLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000770 propane-1,2-diol alginate Substances 0.000 claims description 4
- 235000010409 propane-1,2-diol alginate Nutrition 0.000 claims description 4
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 235000010408 potassium alginate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000737 potassium alginate Substances 0.000 claims description 2
- MZYRDLHIWXQJCQ-YZOKENDUSA-L potassium alginate Chemical compound [K+].[K+].O1[C@@H](C([O-])=O)[C@@H](OC)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](C([O-])=O)O[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O MZYRDLHIWXQJCQ-YZOKENDUSA-L 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 9
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 9
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 8
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- BWOROQSFKKODDR-UHFFFAOYSA-N oxobismuth;hydrochloride Chemical compound Cl.[Bi]=O BWOROQSFKKODDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 3
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 3
- -1 system Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K indium(iii) chloride Chemical compound Cl[In](Cl)Cl PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 150000004804 polysaccharides Chemical class 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- AEMOLEFTQBMNLQ-AZLKCVHYSA-N (2r,3s,4s,5s,6r)-3,4,5,6-tetrahydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound O[C@@H]1O[C@@H](C(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-AZLKCVHYSA-N 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-SYJWYVCOSA-N (2s,3s,4s,5s,6r)-3,4,5,6-tetrahydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound O[C@@H]1O[C@H](C(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-SYJWYVCOSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical group [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- BDJYZEWQEALFKK-UHFFFAOYSA-N bismuth;hydrate Chemical compound O.[Bi] BDJYZEWQEALFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 229930182478 glucoside Natural products 0.000 description 1
- 150000008131 glucosides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 description 1
- YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Chemical compound CC(N)=S YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Natural products CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/26—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
- B01J31/38—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of titanium, zirconium or hafnium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/26—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
-
- B01J35/23—
-
- B01J35/39—
-
- B01J35/393—
-
- B01J35/394—
-
- B01J35/60—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/32—Freeze drying, i.e. lyophilisation
Abstract
本发明公开了一种藻酸盐基复合光催化气凝胶材料及其制备方法，其是将纳米光催化材料超声均匀分散于水中，制得悬浊液；然后加入可溶性海藻酸盐，经剧烈搅拌后所得混合溶液倒入模具中进行冷冻干燥；将冻干后的块体材料放入固化剂溶液中固化后进一步经冷冻干燥，得到所述藻酸盐基复合光催化气凝胶材料。本发明所制备的藻酸盐基复合光催化气凝胶材料具有强度佳、密度低、比表面积大、耐水性强、易回收等特性，且其制备工艺简单，在深度处理污染水体方面具有很大的潜在应用价值。
Description
技术领域
本发明属于高性能光催化材料领域，具体涉及一种具有光催化性能的藻酸盐基复合气凝胶材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着光催化技术的发展，借助太阳能实现的光催化技术在环境污染净化和太阳能转化为化学能领域方面表现出了巨大的应用潜力。然而，同其他纳米材料一样，粉体光催化纳米材料在使用过程中面临着防护、回收和再利用的困难，昂贵的纳滤技术和耗时的分离过程将阻碍其工业化的进程；同时，采用粉体光催化纳米材料会产生催化剂的损失，无法重复利用，从而使粉体光催化剂在未来环境净化的实际应用过程中会受到很大的限制。
气凝胶（Aerogel）作为一种独特的多孔结构材料，因其具有高孔隙率（大于90%）、低密度（0.003-0.5 g/cm3）、高透光性以及较低的导热系数（0.0013-0.021 W/m·k）等特点而备受关注，主要被应用于军事、建筑、能源及环境保护等方面。从功能上而言，气凝胶材料是纳米光催化材料的优良载体。藻酸盐基气凝胶是以藻酸盐为前驱体，经超临界干燥或冷冻干燥后制得。藻酸盐是从褐藻中提取出来的一种天然多糖，它是由β-D-甘露糖醛酸（M单元）和α-L-古洛糖醛酸（G单元）通过1-4糖苷键连接而成的无规嵌段共聚物，具有来源丰富、价廉、绿色无毒、易凝胶化、可再生、可降解以及生物相容性好等优异性能。
随着科学技术的发展，多元材料复合化成为新材料的发展趋势，通过两种或者多种材料功能上的复合，性能上的相互弥补和优化，可制备出性能更加优异的复合材料。将纳米光催化剂与天然多糖基气凝胶材料进行复合，制备得到的材料具有高比表面积、高孔隙率、耐水性和耐紫外老化能力强、易塑型、易回收的特性，并具有良好吸附性能及高可见光催化性能，具有非常重大的意义和价值。
发明内容
针对现有纳米光催化材料应用过程中存在的问题和缺陷，本发明提供了一种工艺简单、生产成本低廉且具有较高吸附能力和光催化活性的藻酸盐基复合光催化气凝胶材料及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种藻酸盐基复合光催化气凝胶材料，其制备方法包括如下步骤：
a）将纳米光催化材料超声均匀分散于水中，制得悬浊液；
b）将可溶性海藻酸盐加入到上述悬浊液中，剧烈搅拌使其完全溶解后继续搅拌1~4小时，以确保溶液分散均匀；
c）将步骤b）所得混合溶液消泡后倒入模具中进行冷冻干燥，得到块体材料；
d）将所得块体材料放入固化剂溶液中进行固化，再经进一步冷冻干燥，得到所述藻酸盐基复合光催化气凝胶材料。
所述悬浊液中纳米光催化材料的浓度为0.001~5g/L。所述纳米光催化材料为Ti系、Zn系、Cd系、Ag系、Bi系等各类光催化纳米材料中的任意一种或几种。
所述混合溶液中可溶性海藻酸盐的浓度为0.5~20g/L。所述可溶性海藻酸盐包括海藻酸钠、海藻酸钾、藻酸丙二醇酯中的任意一种或几种。
步骤c）采用超声进行消泡处理，超声时间为0~12h，超声后需再真空抽气0~12h，以排出混合液中溶解的气体。
所述固化剂溶液的浓度为5~80g/L；所述固化剂为CaCl2、BaCl2等碱土金属盐中的任意一种或几种。
所述固化的时间为1min~48h。
所述冷冻干燥是以0.1~10℃/min的速率降温至-50~-10℃，冷冻0.5~12h，然后于-15~25℃、真空度为1~2000 Pa的条件下干燥6~120h。
与现有技术相比，本发明通过分步固化法获得了具有较高强度的藻酸盐基气凝胶材料，同时又实现了纳米光催化颗粒的高度分散和有效负载。所制备的藻酸盐基复合光催化气凝胶具有孔隙率高、比表面积大、耐水性强、易塑型、易回收的特性，并具有良好吸附性能及高可见光催化性能，同时，由于纳米光催化材料部分被包在海藻酸盐中，可提高产品耐紫外老化的能力及气凝胶的机械性能，且其工艺简单、成本低廉、条件易控、适合规模化生产，在环境污染治理领域有很大的应用前景。
附图说明
图1为实施例1所制备的TiO2-藻酸盐复合光催化气凝胶材料的样品图；
图2为实施例1所制备的TiO2-藻酸盐复合光催化气凝胶材料的扫描电镜图，其中A为低倍（500倍），B为高倍（5000倍）；
图3为实施例1所制备的TiO2-藻酸盐复合光催化气凝胶材料在紫外光照射下催化降解甲基橙的情况图；
图4为实施例2所制备的BiOCl-藻酸盐复合光催化气凝胶材料在紫外光照射下催化降解甲基橙的情况；
图5为实施例3所制备的Zn3In2S6-藻酸盐复合光催化气凝胶材料在可见光照射下催化降解罗丹明B的情况。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
a）称取0.1g商品化TiO2纳米粉体P25加入到100mL去离子水中，机械搅拌并超声分散1h，制得浓度为1g/L的纳米TiO2分散液；
b）在剧烈搅拌下，将0.1g海藻酸钠加入到上述纳米TiO2分散液中，剧烈搅拌使其完全溶解，此时溶液中海藻酸钠的浓度为1g/L，然后继续搅拌1h；
c）对上述混合溶液进行超声消泡及真空抽气，超声时间为30min，抽气时间为30min，以排出混合溶液中溶解的气体；
d）将排气后的混合溶液倒入直径为90mm的培养皿中进行冷冻干燥，降温速率：1℃/min，冷冻温度：-30℃，冷冻时间：2h，然后于-5℃、真空度为200 Pa的条件下干燥24h，得到块体材料；
e）将上述冻干后的块体材料放入浓度为10g/L的CaCl2溶液中固化30min，再按上述条件进一步冷冻干燥，得到TiO2-藻酸盐复合光催化气凝胶材料，其孔隙率为98.3%。
图1为本实施例所制备的TiO2-藻酸盐复合光催化气凝胶材料的样品图。
图2为本实施例所制备的TiO2-藻酸盐复合光催化气凝胶的扫描电镜图。由图2可见，所制备的产物为多孔气凝胶材料，且气凝胶表面负载有均匀分散的纳米TiO2光催化剂，其大小约为几十纳米。
称取一定量所制备的TiO2-藻酸盐复合光催化气凝胶（催化剂含量0.08g），加入到80mL浓度为10ppm的甲基橙溶中，以365nm紫外灯为光源，检测所制备的TiO2-藻酸盐复合光催化气凝胶光催化降解甲基橙的情况图，结果见图3。由图3可见，本实施例所制备的TiO2-藻酸盐复合光催化气凝胶在3h内即可将甲基橙降解完全。
实施例2
a）称取2g水合硝酸铋加入到10ml盐酸中，室温搅拌30min，然后用氨水调节pH=4~7，继续室温下搅拌30min，离心，洗涤，最后在110℃干燥12h，得到BiOCl白色粉末；取所得BiOCl白色粉末0.2g，加入到100mL去离子水中，机械搅拌并超声分散2h，制得浓度为2g/L的纳米BiOCl分散液；
b）在剧烈搅拌下，将0.3g海藻酸钠加入到上述纳米BiOCl分散液中，剧烈搅拌使其完全溶解，此时溶液中海藻酸钠的浓度为3g/L，然后继续搅拌1h；
c）对上述混合溶液进行超声消泡及真空抽气，超声时间为30min，抽气时间为30min，以排出混合溶液中溶解的气体；
d）将排气后的混合溶液倒入直径为90mm的培养皿中进行冷冻干燥处理，降温速率：1℃/min，冷冻温度：-30℃，冷冻时间：2h，然后于-5℃、真空度为200 Pa的条件下干燥24h，得到块体材料；
e）将上述冻干后的块体材料放入浓度为25g/L的CaCl2溶液中固化1h，再按上述条件进一步冷冻干燥，得到BiOCl-藻酸盐复合光催化气凝胶材料，其孔隙率为96.2%。
称取一定量所制备的BiOCl-藻酸盐复合光催化气凝胶（催化剂含量0.08g），加入到80mL浓度为10ppm的甲基橙溶中，以365nm紫外灯作为光源，检测所制备的BiOCl-藻酸盐复合光催化气凝胶光催化降解甲基橙的情况，结果见图4。由图4可见，本实施例所制备的BiOCl-藻酸盐复合光催化气凝胶在2 h内即可将甲基橙降解完全。
实施例3
a）称取1.5mmol氯化锌加入到75ml水中，搅拌至溶解，然后在搅拌条件下加入1mmolInCl3·4H2O，再加入3mmol硫代乙酰胺，搅拌30min后转移至内衬为100ml的聚四氟乙烯高压反应釜中，160℃保持12h，冷却至室温，离心，洗涤，最后在60℃干燥12h，得到Zn3In2S6黄色粉末；称取所得Zn3In2S6粉体0.5g，加入到100mL去离子水中，机械搅拌并超声分散4h，制得浓度为5g/L纳米Zn3In2S6分散液；
b）在剧烈搅拌下，将0.5g藻酸丙二醇酯加入到上述纳米Zn3In2S6分散液中，剧烈搅拌使其完全溶解，此时溶液中藻酸丙二醇酯的浓度为5g/L，然后继续搅拌1小时；
c）对上述混合溶液进行超声消泡及真空抽气，超声时间为30min，抽气时间为30min，以排出混合溶液中溶解的气体；
d）将排气后的混合溶液倒入直径为90mm的培养皿中进行冷冻干燥处理，降温速率：1℃/min，冷冻温度：-30℃，冷冻时间：2h，然后于-5℃、真空度为200 Pa的条件下干燥24h，得到块体材料；
e）将上述冻干后的块体材料放入浓度为30g/L 的CaCl2溶液中固化1h，再按上述条件进一步冷冻干燥，得到Zn3In2S6-藻酸盐复合光催化气凝胶材料，其孔隙率为97.5%。
称取一定量制备的Zn3In2S6-藻酸盐复合光催化气凝胶（催化剂含量0.08g），加入到80mL浓度为2×10-5mol/L的罗丹明B溶液中，使用150W卤钨灯作为光源，并使用滤光片截止光源波长至可见光波段（420nm～800nm），检测本实施例所制备的Zn3In2S6-藻酸盐复合光催化气凝胶光催化降解罗丹明B的情况，结果见图5。由图5可见，在4h内即可将罗丹明B降解完全。
对比例空白藻酸盐气凝胶
a）在剧烈搅拌下，将0.1g海藻酸钠加入到100mL去离子水中，剧烈搅拌使其溶解完全，此时溶液中海藻酸钠的浓度为1g/L，然后继续搅拌1小时；
b）将步骤a）得到的藻酸盐溶液进行超声消泡及真空抽气，超声时间为0.5h，抽气时间为0.5h，以排出混合溶液中溶解的气体；
c）将排气后的藻酸盐溶液倒入直径为90mm的培养皿中进行冷冻干燥处理，降温速率：1℃/min，冷冻温度：-30℃，冷冻时间：2h，然后于-5℃、真空度为200 Pa的条件下干燥24h，得到块体材料；
d）将所得块体材料放入浓度为20g/L的CaCl2溶液中固化30min，再经进一步冷冻干燥，得到藻酸盐气凝胶材料，孔隙率达97.1%，其在紫外光下对甲基橙没有降解性能。
由上可见，本发明制备的藻酸盐基复合光催化气凝胶能在可见光下高效地降解有机污染物，具有巨大的潜在工业应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种藻酸盐基复合光催化气凝胶材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
a）将纳米光催化材料超声均匀分散于水中，制得悬浊液；
b）将可溶性海藻酸盐加入到上述悬浊液中，剧烈搅拌使其完全溶解后继续搅拌1~4小时；
c）将步骤b）所得混合溶液消泡后倒入模具中进行冷冻干燥，得到块体材料；
d）将所得块体材料放入固化剂溶液中进行固化，再经进一步冷冻干燥，得到所述藻酸盐基复合光催化气凝胶材料。
2.根据权利要求1所述的藻酸盐基复合光催化气凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述悬浊液中纳米光催化材料的浓度为0.001~5g/L。
3.根据权利要求1或2所述的藻酸盐基复合光催化气凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述纳米光催化材料包括Ti系、Zn系、Cd系、Ag系、Bi系纳米光催化纳米材料中的任意一种或几种。
4.根据权利要求1所述的藻酸盐基复合光催化气凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述混合溶液中可溶性海藻酸盐的浓度为0.5~20g/L。
5.根据权利要求1或4所述的藻酸盐基复合光催化气凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述可溶性海藻酸盐包括海藻酸钠、海藻酸钾、藻酸丙二醇酯中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1所述的藻酸盐基复合光催化气凝胶材料的制备方法，其特征在于：步骤c）中采用超声进行消泡，超声时间为0~12h，超声后需再真空抽气0~12h。
7.根据权利要求1所述的藻酸盐基复合光催化气凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述固化剂溶液的浓度为5~80g/L；所述固化剂为任意一种碱土金属盐或其混合物。
8.根据权利要求1所述的藻酸盐基复合光催化气凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述固化的时间为1min~48h。
9. 根据权利要求1所述的藻酸盐基复合光催化气凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述冷冻干燥是以0.1~10℃/min的速率降温至-50~-10℃，冷冻0.5~12h，然后于-15~25℃、真空度为1~2000 Pa的条件下干燥6~120h。
10.一种如权利要求1所述制备方法制得的藻酸盐基复合光催化气凝胶材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810457862.5A CN108816291B (zh) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | 一种藻酸盐基复合光催化气凝胶材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810457862.5A CN108816291B (zh) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | 一种藻酸盐基复合光催化气凝胶材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108816291A true CN108816291A (zh) | 2018-11-16 |
| CN108816291B CN108816291B (zh) | 2020-12-29 |
Family
ID=64148798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810457862.5A Active CN108816291B (zh) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | 一种藻酸盐基复合光催化气凝胶材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108816291B (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109851284A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-06-07 | 福建农林大学 | 多元复合气凝胶材料及其制备与其在电磁波吸收中的应用 |
| CN109925746A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-06-25 | 福建农林大学 | 一种油水分离用自清洁藻酸盐基复合二氧化钛气凝胶材料及其制备方法 |
| CN109939705A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-06-28 | 福建农林大学 | 一种用于光催化还原二氧化碳的多元生物质复合气凝胶材料及其制备方法 |
| CN110975834A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-10 | 浙江工业大学 | 一种超轻可漂浮性材料及其制备方法和应用 |
| CN112090446A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-12-18 | 辽宁大学 | Pickering乳液固液复合凝胶球及其在降解水中污染物中的应用 |
| CN112169816A (zh) * | 2020-09-21 | 2021-01-05 | 东莞理工学院 | 一种三维多孔MXene组装体及其制备方法和应用 |
| CN112993448A (zh) * | 2021-02-22 | 2021-06-18 | 辽宁大学 | 一种BiOCl凝胶电极及其在制备新型太阳能金属空气电池中的应用 |
| CN114870868A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-08-09 | 大连工业大学 | 一种CdIn2S4复合碳气凝胶光催化剂的制备及在光催化氧化木糖合成木糖酸中的应用 |
| CN115007173A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-09-06 | 大连工业大学 | 一种CuInS2量子点碳气凝胶光催化剂的制备及在光催化氧化木糖合成木糖酸中的应用 |
| CN115074000A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-09-20 | 广东涂百年新型材料有限公司 | 一种防紫外线的涂料及其制备方法 |
| CN115069302A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-09-20 | 江苏农林职业技术学院 | 一种高效可见光催化材料及其制备方法和应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103480343A (zh) * | 2013-10-16 | 2014-01-01 | 苏州大学 | 一种氧化石墨烯多孔复合材料及其制备方法 |
| KR101526878B1 (ko) * | 2014-02-19 | 2015-06-09 | 한국과학기술연구원 | 기포 및 광촉매 담지형 알지네이트 비드 그리고 그 제조방법 |
| CN104741105A (zh) * | 2013-12-26 | 2015-07-01 | 纳米能源有限公司 | 用于空气净化的光催化材料 |
| CN105536726A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-05-04 | 上海应用技术学院 | 一种去除水溶液中环丙沙星的氧化石墨烯海藻酸钠复合吸附材料的制备方法 |
| KR20170114659A (ko) * | 2016-04-06 | 2017-10-16 | 가천대학교 산학협력단 | 재활용 가능 광촉매가 분산된 고분자 하이드로겔의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 재활용 가능 광촉매가 분산된 고분자 하이드로겔 |
| CN107308986A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-11-03 | 新疆大学 | 一种具有光催化活性气凝胶微球的制备方法 |
-
2018
- 2018-05-14 CN CN201810457862.5A patent/CN108816291B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103480343A (zh) * | 2013-10-16 | 2014-01-01 | 苏州大学 | 一种氧化石墨烯多孔复合材料及其制备方法 |
| CN104741105A (zh) * | 2013-12-26 | 2015-07-01 | 纳米能源有限公司 | 用于空气净化的光催化材料 |
| KR101526878B1 (ko) * | 2014-02-19 | 2015-06-09 | 한국과학기술연구원 | 기포 및 광촉매 담지형 알지네이트 비드 그리고 그 제조방법 |
| CN105536726A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-05-04 | 上海应用技术学院 | 一种去除水溶液中环丙沙星的氧化石墨烯海藻酸钠复合吸附材料的制备方法 |
| KR20170114659A (ko) * | 2016-04-06 | 2017-10-16 | 가천대학교 산학협력단 | 재활용 가능 광촉매가 분산된 고분자 하이드로겔의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 재활용 가능 광촉매가 분산된 고분자 하이드로겔 |
| CN107308986A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-11-03 | 新疆大学 | 一种具有光催化活性气凝胶微球的制备方法 |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109925746A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-06-25 | 福建农林大学 | 一种油水分离用自清洁藻酸盐基复合二氧化钛气凝胶材料及其制备方法 |
| CN109939705B (zh) * | 2019-04-15 | 2021-09-28 | 福建农林大学 | 一种用于光催化还原二氧化碳的多元生物质复合气凝胶材料及其制备方法 |
| CN109939705A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-06-28 | 福建农林大学 | 一种用于光催化还原二氧化碳的多元生物质复合气凝胶材料及其制备方法 |
| CN109851284A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-06-07 | 福建农林大学 | 多元复合气凝胶材料及其制备与其在电磁波吸收中的应用 |
| CN110975834A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-10 | 浙江工业大学 | 一种超轻可漂浮性材料及其制备方法和应用 |
| CN110975834B (zh) * | 2019-12-19 | 2022-03-25 | 浙江工业大学 | 一种超轻可漂浮性材料及其制备方法和应用 |
| CN112090446A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-12-18 | 辽宁大学 | Pickering乳液固液复合凝胶球及其在降解水中污染物中的应用 |
| CN112090446B (zh) * | 2020-09-15 | 2022-11-29 | 辽宁大学 | Pickering乳液固液复合凝胶球及其在降解水中污染物中的应用 |
| CN112169816A (zh) * | 2020-09-21 | 2021-01-05 | 东莞理工学院 | 一种三维多孔MXene组装体及其制备方法和应用 |
| CN112993448A (zh) * | 2021-02-22 | 2021-06-18 | 辽宁大学 | 一种BiOCl凝胶电极及其在制备新型太阳能金属空气电池中的应用 |
| CN112993448B (zh) * | 2021-02-22 | 2024-02-20 | 辽宁大学 | 一种BiOCl凝胶电极及其在制备新型太阳能金属空气电池中的应用 |
| CN114870868A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-08-09 | 大连工业大学 | 一种CdIn2S4复合碳气凝胶光催化剂的制备及在光催化氧化木糖合成木糖酸中的应用 |
| CN115007173A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-09-06 | 大连工业大学 | 一种CuInS2量子点碳气凝胶光催化剂的制备及在光催化氧化木糖合成木糖酸中的应用 |
| CN114870868B (zh) * | 2022-05-31 | 2023-08-11 | 大连工业大学 | 一种CdIn2S4复合碳气凝胶光催化剂的制备及在光催化氧化木糖合成木糖酸中的应用 |
| CN115007173B (zh) * | 2022-05-31 | 2023-10-03 | 大连工业大学 | 一种CuInS2量子点碳气凝胶光催化剂的制备及在光催化氧化木糖合成木糖酸中的应用 |
| CN115069302A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-09-20 | 江苏农林职业技术学院 | 一种高效可见光催化材料及其制备方法和应用 |
| US11896960B1 (en) | 2022-07-20 | 2024-02-13 | Jiangsu Vocational College of Agriculture and Forestry | High-efficiency visible-light catalytic material and preparation method and application thereof |
| CN115074000A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-09-20 | 广东涂百年新型材料有限公司 | 一种防紫外线的涂料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108816291B (zh) | 2020-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108816291A (zh) | 一种藻酸盐基复合光催化气凝胶材料及其制备方法 | |
| CN108126756B (zh) | 钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料、其制备方法和应用 | |
| CN108686697B (zh) | 一种藻酸盐基复合氮化碳光催化气凝胶材料及其制备方法与应用 | |
| CN108479855B (zh) | 一种核壳结构金属有机骨架基复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN112156805B (zh) | 用废棉制备掺银软碳-氮化碳-TiO2复合材料的方法 | |
| CN110078126B (zh) | 不同形貌的固载型三氧化钨纳米材料及其制备方法和应用 | |
| CN109160533B (zh) | 一种块状SrTiO3气凝胶的制备方法 | |
| CN107754797B (zh) | 一种纳米Cu2O@多孔碳复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN109759132A (zh) | 复合光催化凝胶球的制备方法和复合光催化凝胶球 | |
| CN105540640A (zh) | 一种花状纳米氧化锌的制备方法 | |
| CN108452767A (zh) | 一种纳米氧化锌-剑麻纤维炭复合物的制备方法 | |
| CN110589886A (zh) | 一种碳酸氧铋的制备方法 | |
| CN107983415B (zh) | 一种以微孔淀粉为模板的蜂窝状TiO2多孔微球及其制备方法 | |
| CN110013841A (zh) | 一种二维二氧化钛纳米片光催化材料及其制备方法 | |
| CN104549204B (zh) | 一种二氧化钛/碳纳微米球粉体的制备方法及其应用 | |
| CN114522709B (zh) | 一种三维多孔石墨相氮化碳/碘氧化铋/银纳米粒子复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111871403A (zh) | 一种石墨烯量子点复合二氧化钛纳米管光催化剂及其制备方法 | |
| CN104841467A (zh) | 一种介孔碳酸银纳米棒可见光催化剂及其制备方法 | |
| CN110950421A (zh) | 一种高比表面积的MgO微米球及其制备方法和应用 | |
| CN106430286A (zh) | 一种制备核壳结构ZnO/g‑C3N4复合材料的方法 | |
| CN112973744A (zh) | 一种新型光电催化剂及其制备方法 | |
| CN113117721A (zh) | 一种氰基功能化g-C3N4胶体催化剂、其制备方法及应用 | |
| CN109939705A (zh) | 一种用于光催化还原二氧化碳的多元生物质复合气凝胶材料及其制备方法 | |
| CN108745351A (zh) | 一种具有室温除甲醛性能的复合气凝胶材料及其应用 | |
| CN111054419B (zh) | 一种用于CO2还原的半导体/g-C3N4光催化剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |