CN110862557B - 一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶及其制备方法 - Google Patents
一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110862557B CN110862557B CN201911164846.8A CN201911164846A CN110862557B CN 110862557 B CN110862557 B CN 110862557B CN 201911164846 A CN201911164846 A CN 201911164846A CN 110862557 B CN110862557 B CN 110862557B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cellulose
- titanium dioxide
- graphene oxide
- photocatalysis
- physical adsorption
- 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.)
- Active
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 202
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 103
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 103
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 101
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 100
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 100
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 49
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 51
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 19
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims description 10
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims description 10
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract description 2
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 abstract 1
- MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L methyl blue Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC(S(=O)(=O)[O-])=CC=C1NC1=CC=C(C(=C2C=CC(C=C2)=[NH+]C=2C=CC(=CC=2)S([O-])(=O)=O)C=2C=CC(NC=3C=CC(=CC=3)S([O-])(=O)=O)=CC=2)C=C1 MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 21
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 8
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 8
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 2
- 229920002749 Bacterial cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000005016 bacterial cellulose Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000010919 dye waste Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 238000004375 physisorption Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
- C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
- C08J3/075—Macromolecular gels
-
- 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
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/0052—Preparation of gels
-
- 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
-
- B01J35/39—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08J2301/02—Cellulose; Modified cellulose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
- C08K2003/2241—Titanium dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
Abstract
本发明公开了一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶材料及其制备方法。该制备方法包括：制备氢氧化钠/尿素水溶液进行预冷处理，然后加入纤维素搅拌得到纤维素溶液；制备氧化石墨烯和二氧化钛混合水溶液加入到纤维素溶液中，流延成膜得到纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶。本发明提供的水凝胶可以同时进行化学光催化反应和物理吸附，大大提高污水处理能力。本发明提供的制备方法，具有对设备要求不高，可大规模生产，绿色无污染，操作简单等优点。本发明提供的水凝胶材料能够应用于光催化和物理吸附领域。
Description
技术领域
本发明属于光催化和物理吸附领域，具体涉及一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶及其制备方法。
背景技术
现在，染料废水主要来自纺织，皮革，造纸，橡胶，塑料，化妆品，制药和食品工业。由于染料废水总是大量排放，组成复杂，颜色深且具有高毒性，因此如果在排放到天然水中之前未经适当处理，会对自然环境和人体健康造成严重污染和危害。当前用于染料废水的处理方法包括物理，化学和生物方法等。这些方法可以通过物理吸附，化学催化降解，液膜分离，电解，生物处理，氧化和其他过程来处理工业染料废水。但是，这些过程的有效性，成本和环境影响各不相同。在这些过程中，物理吸附过程和化学催化降解方法比其他方法更具竞争优势，因为它们易于获得，成本较低且应用范围更广。例如，已经有报道以生物纤维素纤维为基体，填料为负载二氧化钛的氧化石墨烯，这种复合材料能高效除去染料废水中的甲基蓝，不过同时还没有解决能否多次使用的问题以及是否能进一步降低染料废水的残留率的问题（Liu, L.-P.; Yang, X.-N.; Ye, L.; Xue, D.-D.; Liu, M.; Jia, S.-R.;Hou, Y.; Chu, L.-Q.; Zhong, C., Preparation and characterization of aphotocatalytic antibacterial material: Graphene oxide/TiO2/bacterialcellulose nanocomposite. Carbohydrate polymers 2017, 174, 1078-1086.）。
发明内容
为了弥补现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶及其制备方法。
本发明提供的一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的制备方法，包括：以纤维素为基材，复合二氧化钛和氧化石墨烯制备得到一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶；这种水凝胶方便取出和放入反应体系，同时不会带来二次污染；所述制备纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的工艺具有依赖设备少、绿色无污染、可大规模生产和操作简单等优势。
本发明提供的一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
（1）氢氧化钠和尿素将加入去离子水中，混合均匀，得到氢氧化钠和尿素的水溶液，然后将其放置在冰箱中进行预冷处理，得到预冷后的溶液，往预冷后的溶液中加入纤维素，机械搅拌均匀得到纤维素溶液；
（2）将氧化石墨烯和二氧化钛加入去离子水中，混合均匀（机械搅拌均匀），得到氧化石墨烯/二氧化钛的混合溶液，然后将步骤（1）所述纤维素溶液与氧化石墨烯/二氧化钛的混合溶液混合，机械搅拌均匀，得到纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水溶液；
（3）将步骤（2）所述纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水溶液在玻璃板上流延成膜，然后浸泡在稀硫酸溶液中进行凝固浴处理，凝固后得到水凝胶，用去离子水多次冲洗，得到所述应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶。
进一步地，步骤（1）所述氢氧化钠和尿素的质量比为6：14-8：10。
进一步地，步骤（1）所述氢氧化钠与水的质量比为6：82~8：80。
进一步地，步骤（1）所述纤维素溶解搅拌的时间为5-8 分钟。
进一步地，步骤（1）所述尿素与水的质量比为10：82-14：80。
进一步地，步骤（1）所述纤维素的质量为预冷后的溶液质量的2%-8%。
进一步地，步骤（1）所述预冷处理的温度为-20 ℃~-12 ℃；预冷处理的时间为1-2小时。
优选地，步骤（1）所述预冷处理的温度为-18 ℃~-12℃。
进一步地，步骤（2）所述氧化石墨烯与步骤（1）所述纤维素的质量比为2：98-8：92；步骤（2）所述二氧化钛和步骤（1）所述纤维素的质量比为20：80-30：70。
进一步地，步骤（2）所述氧化石墨烯/二氧化钛的混合溶液的体积为纤维素溶液体积的10%-30%。
进一步地，在步骤（2）所述氧化石墨烯/二氧化钛的混合溶液中，氧化石墨烯的浓度为0.2%-2%，二氧化钛的浓度为2%-8%。
进一步地，步骤（3）所述稀硫酸溶液的质量百分比浓度为4%-6%。
进一步地，步骤（3）所述凝固浴处理的时间为5-10分钟。
优选地，所述凝固浴处理的时间为5-8分钟。
本发明提供一种由上述的制备方法制得的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶。
本发明基于纤维素的二氧化钛纳米复合材料，结合了绿色载体的优点和二氧化钛的光催化性能，同时负载氧化石墨烯，一方面可以提高这种绿色载体的吸附染料分子的能力，另外一方面可以协同二氧化钛提高其光降解能力。进而，这种纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶材料会有优异的物理吸附和化学降解等能力，进而可以作为光催化载体来应用于物理吸附和光降解等多个领域。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
（1）本发明提供的制备方法，所使用的原料纤维素是自然界中资源丰富的天然高分子材料，价格廉价，来源广广泛；而且这个制备过程中基本不涉及化学反应，同时所述制备方法具有对设备依赖不高、操作简单、可以大规模生产及工艺流程简单方便等优点。
（2）本发明制备得到的纤维素基水凝胶载体可以同时物理吸附染料分子和化学光降解染料分子，能够大大提高其染料污水处理能力。与此同时，这种水凝胶材料不会引入二次污染，方便放入和取出反应体系。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
实施例1
实施例1提供的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶，包括如下步骤：
（1）在81克去离子水中分别加入7克氢氧化钠和12克尿素，搅拌均匀后得到氢氧化钠/尿素的水溶液。将这种混合水溶液放置在冰箱中进行预冷处理，预冷时间为1小时，预冷温度为零下13摄氏度；将2.88克棉短纤纤维素加入到混合水溶液中，搅拌均匀5分钟，得到纤维素溶液；
（2）往20克去离子水中依次加入0.32克氧化石墨烯和0.8克的二氧化钛，机械搅拌均匀，得到分散均匀的氧化石墨烯/二氧化钛水溶液；将氧化石墨烯/二氧化钛水溶液加入到步骤（1）得到的纤维素溶液，机械搅拌均匀，机械搅拌的时间为五分钟后得到纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水溶液；
（3）将步骤（2）所述纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水溶液在玻璃板上流延成膜后，浸泡在质量浓度为5%的稀硫酸溶液中凝固成形（凝固浴处理），凝固时间为5分钟，然后得到了纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶，多次用去离子水冲洗后即可得到所述应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶。在所述应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的原料中，按重量比来计，氧化石墨烯、二氧化钛和纤维素的质量比为8：20：72；
（4）实施例1制备的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的光催化和物理吸附能力显著，以染料甲基蓝为例，其在纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶催化载体的光催化和物理吸附下，120分钟后残留率只有4%（具体测试过程如下:将配好的染料甲基蓝溶液（10mg L-1）取部分作为标准样，然后将制备的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶（5g）放入所述染料甲基蓝溶液（200mL）中进行光催化和物理吸附，120分钟后，取出反应后的水凝胶，将反应后的甲基蓝溶液和标准样同时进行紫外光谱测试，通过分析紫外光谱664 nm处的峰值可以得到甲基蓝的残留率），同时这种水凝胶催化载体在保证催化效率的同时，还能多次重复使用（比如在经过十次重复使用后，染料甲基蓝的残留率依然只有6%），也不会引起二次污染。
实施例2
实施例2提供的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶，包括如下步骤：
（1）在81克去离子水中分别加入7克氢氧化钠和12克尿素，搅拌均匀后得到氢氧化钠/尿素的水溶液。将这种混合水溶液放置在冰箱中进行预冷处理，预冷时间为1小时，预冷温度为零下13摄氏度；将2.96克纤维素加入到混合水溶液中，立刻搅拌均匀5分钟，得到纤维素溶液；
（2）往20克去离子水中依次加入0.24克氧化石墨烯和0.8克的二氧化钛，机械搅拌均匀，得到分散均匀的氧化石墨烯/二氧化钛水溶液；将氧化石墨烯/二氧化钛水溶液加入到步骤（1）得到的纤维素溶液，机械搅拌均匀，机械搅拌的时间为五分钟后得到纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水溶液；
（3）将步骤（2）所述纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水溶液在玻璃板上流延成膜后，浸泡在质量浓度为5%的稀硫酸溶液中凝固成形（凝固浴处理），凝固时间为5分钟，然后得到了纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶，多次用去离子水冲洗后即可得到所述应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶。在所述应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的原料中，按重量比来计，氧化石墨烯、二氧化钛和纤维素的质量比为6：20：74；
（4）实施例2制备的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的光催化和物理吸附能力显著，以染料甲基蓝为例，其在纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶催化载体的光催化和物理吸附下，120分钟后残留率只有6%（具体测试过程如下:将配好的染料甲基蓝溶液（10mg L-1）取部分作为标准样，然后将制备的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶（5g）放入所述染料甲基蓝溶液（200mL）中进行光催化和物理吸附，120分钟后，取出反应后的水凝胶，将反应后的甲基蓝溶液和标准样同时进行紫外光谱测试，通过分析紫外光谱664 nm处的峰值可以得到甲基蓝的残留率），同时这种水凝胶催化载体在保证催化效率的同时，还能多次重复使用（比如在经过十次重复使用后，染料甲基蓝的残留率依然只有8%），也不会引起二次污染。
实施例3
实施例3提供的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶，包括如下步骤：
（1）在81克去离子水中分别加入7克氢氧化钠和12克尿素，搅拌均匀后得到氢氧化钠/尿素的水溶液。将这种混合水溶液放置在冰箱中进行预冷处理，预冷时间为1小时，预冷温度为零下13摄氏度；将3.04克纤维素加入到混合水溶液中，立刻搅拌均匀5分钟，得到纤维素溶液；
（2）往20克去离子水中依次加入0.16克氧化石墨烯和0.8克的二氧化钛，机械搅拌均匀，得到分散均匀的氧化石墨烯/二氧化钛水溶液；将氧化石墨烯/二氧化钛水溶液加入到步骤（1）得到的纤维素溶液，机械搅拌均匀，机械搅拌的时间为五分钟后得到纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水溶液；
（3）将步骤（2）所述纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水溶液在玻璃板上流延成膜后，浸泡在质量浓度为5%的稀硫酸溶液中凝固成形（凝固浴处理），凝固时间为5分钟，然后得到了纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶，多次用去离子水冲洗后即可得到所述应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶。在所述应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的原料中，按重量比来计，氧化石墨烯、二氧化钛和纤维素的质量比为4：20：76；
（4）实施例3制备的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的光催化和物理吸附能力显著，以染料甲基蓝为例，其在纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶催化载体的光催化和物理吸附下，120分钟后残留率只有8%（具体测试过程如下:将配好的染料甲基蓝溶液（10mg L-1）取部分作为标准样，然后将制备的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶（5g）放入所述染料甲基蓝溶液（200mL）中进行光催化和物理吸附，120分钟后，取出反应后的水凝胶，将反应后的甲基蓝溶液和标准样同时进行紫外光谱测试，通过分析紫外光谱664 nm处的峰值可以得到甲基蓝的残留率），同时这种水凝胶催化载体在保证催化效率的同时，还能多次重复使用（比如在经过十次重复使用后，染料甲基蓝的残留率依然只有12%），也不会引起二次污染。
实施例4
实施例4提供的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶，包括如下步骤：
（1）在81克去离子水中分别加入7克氢氧化钠和12克尿素，搅拌均匀后得到氢氧化钠/尿素的水溶液。将这种混合水溶液放置在冰箱中进行预冷处理，预冷时间为1小时，预冷温度为零下13摄氏度；将3.12克纤维素加入到混合水溶液中，立刻搅拌均匀5分钟，得到纤维素溶液；
（2）往20克去离子水中依次加入0.08克氧化石墨烯和0.8克的二氧化钛，机械搅拌均匀，得到分散均匀的氧化石墨烯/二氧化钛水溶液；将氧化石墨烯/二氧化钛水溶液加入到步骤（1）得到的纤维素溶液，机械搅拌均匀，机械搅拌的时间为五分钟后得到纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水溶液；
（3）将步骤（2）所述纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水溶液在玻璃板上流延成膜后，浸泡在质量浓度为5%的稀硫酸溶液中凝固成形（凝固浴处理），凝固时间为5分钟，然后得到了纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶，多次用去离子水冲洗后即可得到所述应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶。在所述应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的原料中，按重量比来计，氧化石墨烯，二氧化钛和纤维素的质量比为2：20：78；
（4）实施例4制备的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的光催化和物理吸附能力显著，以染料甲基蓝为例，其在纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶催化载体的光催化和物理吸附下，120分钟后残留率只有14%（具体测试过程如下:将配好的染料甲基蓝溶液（10mg L-1）取部分作为标准样，然后将制备的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶（5g）放入所述染料甲基蓝溶液（200mL）中进行光催化和物理吸附，120分钟后，取出反应后的水凝胶，将反应后的甲基蓝溶液和标准样同时进行紫外光谱测试，通过分析紫外光谱664 nm处的峰值可以得到甲基蓝的残留率），同时这种水凝胶催化载体在保证催化效率的同时，还能多次重复使用（比如在经过十次重复使用后，染料甲基蓝的残留率依然只有18%），也不会引起二次污染。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将 氢氧化钠和尿素加入水中，混合均匀，得到氢氧化钠和尿素的溶液，然后进行预冷处理，得到预冷后的溶液，往预冷后的溶液中加入纤维素，搅拌均匀得到纤维素溶液；
(2)将氧化石墨烯和二氧化钛加入水中，混合均匀，得到氧化石墨烯/二氧化钛的混合溶液，然后将步骤(1)所述纤维素溶液与氧化石墨烯/二氧化钛的混合溶液混合，搅拌均匀，得到纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水溶液；
(3)将步骤(2)所述纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水溶液流延成膜，然后浸泡在稀硫酸溶液中进行凝固浴处理，得到水凝胶，洗涤，得到所述应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶；
步骤(1)所述纤维素的质量为预冷后的溶液质量的2％-8％；
步骤(1)所述预冷处理的温度为-20℃～-12℃；预冷处理的时间为1-2小时；
步骤(2)所述氧化石墨烯与步骤(1)所述纤维素的质量比为2：98-8：92；步骤(2)所述二氧化钛和步骤(1)所述纤维素的质量比为20：80-30：70；
在步骤(2)所述氧化石墨烯/二氧化钛的混合溶液中，氧化石墨烯的浓度为0.2％-2％，二氧化钛的浓度为2％-8％，步骤(2)所述氧化石墨烯/二氧化钛的混合溶液的体积为纤维素溶液体积的10％-30％。
2.根据权利要求1所述的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氢氧化钠和尿素的质量比为6：14-8：10。
3.根据权利要求1所述的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述尿素与水的质量比为10：82-14：80。
4.根据权利要求1所述的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述稀硫酸溶液的质量百分比浓度为4％-6％。
5.根据权利要求1所述的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述凝固浴处理的时间为5-10分钟。
6.一种由权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911164846.8A CN110862557B (zh) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | 一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911164846.8A CN110862557B (zh) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | 一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110862557A CN110862557A (zh) | 2020-03-06 |
| CN110862557B true CN110862557B (zh) | 2021-11-23 |
Family
ID=69656556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911164846.8A Active CN110862557B (zh) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | 一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110862557B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111825873A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-10-27 | 江苏天佑新材料科技有限公司 | 一种光催化和物理吸附抗菌再生竹纤维素膜及其制备方法 |
| CN113307326A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-08-27 | 江西善拓环境科技有限公司 | 一种钨基氧化物/碳基纳米复合水溶胶的制备及其在废水处理中的应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103464122A (zh) * | 2013-09-23 | 2013-12-25 | 青岛大学 | 一种石墨烯/壳聚糖吸附树脂的制备方法 |
| CN106732793A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-05-31 | 浙江理工大学 | 一种光催化复合膜材料及其制备方法 |
-
2019
- 2019-11-25 CN CN201911164846.8A patent/CN110862557B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103464122A (zh) * | 2013-09-23 | 2013-12-25 | 青岛大学 | 一种石墨烯/壳聚糖吸附树脂的制备方法 |
| CN106732793A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-05-31 | 浙江理工大学 | 一种光催化复合膜材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "Preparation and characterization of a photocatalytic antibacterial material: Graphene oxide/TiO2/bacterial cellulose nanocomposite";Ling-Pu Liu et al.;《Carbohydrate Polymers》;20170717;第174卷;第1078-1086页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110862557A (zh) | 2020-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Naseeruteen et al. | Adsorption of malachite green from aqueous solution by using novel chitosan ionic liquid beads | |
| CN110862557B (zh) | 一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶及其制备方法 | |
| Wang et al. | Collagen/cellulose hydrogel beads reconstituted from ionic liquid solution for Cu (II) adsorption | |
| CN101569852B (zh) | 一种天然沸石粉的改性方法 | |
| Ajikumar et al. | Controlled deposition of thin films of calcium carbonate on natural and synthetic templates | |
| CN106732818A (zh) | 基于二氧化钛的双层中空材料及其制备方法与在硫化氢光催化处理中的应用 | |
| CN102921383B (zh) | 一种废水中阳离子染料吸附剂及其制备方法 | |
| Ma et al. | Adsorption of Reactive blue 21 onto functionalized cellulose under ultrasonic pretreatment: Kinetic and equilibrium study | |
| US20230038402A1 (en) | Adsorbent resin for removing perfluorinated pollutants from body of water, preparation therefor, and use thereof | |
| CN108212034A (zh) | 一种氮掺杂炭气凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN105457595A (zh) | 一种吸附废水中亚甲基兰的活性炭的制备方法 | |
| CN108404884B (zh) | 一种用于微量卤氧离子吸附的纤维素基气凝胶的制备方法和应用 | |
| CN109574166A (zh) | 一种污水处理剂及其制备工艺 | |
| Yang et al. | Preparation of activated carbon from waste cation exchange resin and its application in wastewater treatment | |
| Wang et al. | Egg yolk/ZIF-8/CLPAA composite aerogel: Preparation, characterization and adsorption properties for organic dyes | |
| CN105879910A (zh) | 一种聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)/纳米银复合微球及其制备方法 | |
| CN104248984B (zh) | 球形硅藻土介孔复合材料和负载型催化剂及其制备方法和应用以及乙酸乙酯的制备方法 | |
| CN108128903B (zh) | 一种小球藻凝胶珠的制备方法 | |
| CN109535619A (zh) | 海藻酸钠/聚乙烯醇复合水凝胶及其制备方法与应用 | |
| CN104817643B (zh) | 细菌纤维素均相制备阳离子絮凝剂的制备方法 | |
| CN107321325A (zh) | 一种吸附污水重金属的纳米材料及其制备方法 | |
| CN110156108A (zh) | 一种利用基于MIL-101(Cr3+)的金属有机骨架材料吸附水中有机染料的方法 | |
| CN107381769B (zh) | 一种有机废水处理剂及其制备方法与应用 | |
| CN109174039A (zh) | 一种用于空气净化的复合纳米材料及其制备方法 | |
| CN108940214A (zh) | 一种卤胺类大分子化合物改性的介孔材料及其应用 |
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 | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220831 Address after: 511500 building B8, no.6, Chuangye 1st Road, high tech Zone, Qingyuan City, Guangdong Province Patentee after: Qingyuan hi tech Huayuan science and Technology Collaborative Innovation Research Institute Co.,Ltd. Address before: 510640 No. five, 381 mountain road, Guangzhou, Guangdong, Tianhe District Patentee before: SOUTH CHINA University OF TECHNOLOGY |