CN111036213A - 一种中空球形铁酸镍及其制备方法和应用 - Google Patents
一种中空球形铁酸镍及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111036213A CN111036213A CN201811609290.4A CN201811609290A CN111036213A CN 111036213 A CN111036213 A CN 111036213A CN 201811609290 A CN201811609290 A CN 201811609290A CN 111036213 A CN111036213 A CN 111036213A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hollow spherical
- nickel ferrite
- spherical nickel
- salt
- preparation
- 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.)
- Pending
Links
- NQNBVCBUOCNRFZ-UHFFFAOYSA-N nickel ferrite Chemical compound [Ni]=O.O=[Fe]O[Fe]=O NQNBVCBUOCNRFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 97
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims abstract description 38
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims abstract description 38
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 30
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 27
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 25
- 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 claims abstract description 24
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 claims abstract description 24
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 52
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 24
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 18
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 229960002089 ferrous chloride Drugs 0.000 claims description 7
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims description 6
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 claims description 4
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 3
- 229910001448 ferrous ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 21
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 21
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 35
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- LAIZPRYFQUWUBN-UHFFFAOYSA-L nickel chloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Ni+2] LAIZPRYFQUWUBN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 3
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 3
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229960004887 ferric hydroxide Drugs 0.000 description 2
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910021506 iron(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 2
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 2
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000220317 Rosa Species 0.000 description 1
- 206010039491 Sarcoma Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000357 carcinogen Toxicity 0.000 description 1
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- VQHHOXOLUXRQFQ-UHFFFAOYSA-L dipotassium;4,5,6,7-tetrachloro-2',4',5',7'-tetraiodo-3-oxospiro[2-benzofuran-1,9'-xanthene]-3',6'-diolate Chemical compound [K+].[K+].O1C(=O)C(C(=C(Cl)C(Cl)=C2Cl)Cl)=C2C21C1=CC(I)=C([O-])C(I)=C1OC1=C(I)C([O-])=C(I)C=C21 VQHHOXOLUXRQFQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 1
- AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N nickel(2+);dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010033675 panniculitis Diseases 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 1
- 210000004304 subcutaneous tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/755—Nickel
-
- B01J35/39—
-
- B01J35/397—
-
- B01J35/51—
-
- 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
Abstract
本发明提供了一种中空球形铁酸镍及其制备方法和应用，属于光催化技术领域。本发明由包括聚丙烯酸、氨水、沉淀剂、亚铁盐和镍盐的制备原料经中和反应、沉淀、水解反应和煅烧得到了具有规则形貌的中空球形铁酸镍，粒径为200～400nm，壁厚为2～5nm，外表面粗糙。本发明提供的中空球形铁酸镍结晶度高，晶型完好，光催化活性高，能够有效降解罗丹明B。由实施例试验结果可知，将所述中空球形铁酸镍作为光催化材料降解罗丹明B，降解率高达97.25％，且重复使用5次后，降解率仍可达到89.06％，说明本申请提供的中空球形铁酸镍具有优异的光催化活性，且具有较高的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及光催化技术领域，具体涉及一种中空球形铁酸镍及其制备方法和应用。
背景技术
罗丹明B，又称玫瑰红B或碱性玫瑰精，俗称花粉红，是一种具有鲜桃红色的人工合成的染料。经老鼠试验发现，罗丹明B会引致皮下组织生肉瘤，被怀疑是致癌物质。罗丹明B在溶液中有强烈的荧光，用于细胞荧光染色剂、有色玻璃、特色烟花爆竹等行业。
目前降解罗丹明B的方法主要有物理法，化学法，生物法等，其中，化学法中的光催化氧化法具有无毒、安全、稳定性好、可重复使用等优点，因此，采用光催化氧化法降解罗丹明B越来越受到人们的关注。现有的光催化材料主要是采用TiO2催化剂，但普遍存在催化效率低、难以循环使用的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中空球形铁酸镍及其制备方法和应用，本发明提供的中空球形铁酸镍具有形貌规则的中空球形结构，光催化活性高，能够有效降低罗丹明B，且本发明提供的制备方法操作简单，适宜工业化生产。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种中空球形铁酸镍，所述中空球形铁酸镍由包括聚丙烯酸、氨水、沉淀剂、亚铁盐和镍盐的制备原料经中和反应、沉淀、水解反应和煅烧而成；所述中空球形铁酸镍的粒径为200～400nm，壁厚为2～5nm，外表面粗糙。
优选地，所述氨水的浓度为1～3mol/L，所述聚丙烯酸、氨水、沉淀剂、亚铁盐中的亚铁离子与镍盐中的镍离子的用量比为0.1～0.3g：0.5～1.5mL：350～450mL：1～2mmol：0.5～1mmol。
优选地，所述沉淀剂包括异丙醇或聚乙二醇；所述亚铁盐包括氯化亚铁或硫酸亚铁；所述镍盐包括氯化镍或硝酸镍。
本发明提供了上述技术方案所述中空球形铁酸镍的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯酸与氨水混合，进行中和反应，得到聚丙烯酸胺溶液；
(2)将所述步骤(1)中聚丙烯酸胺溶液与沉淀剂混合，进行沉淀，得到球形聚丙烯酸胺分散液；
(3)将所述步骤(2)中球形聚丙烯酸胺分散液与亚铁盐、镍盐混合，进行水解反应，得到中空球形铁酸镍前驱体；
(4)将所述步骤(3)中中空球形铁酸镍前驱体进行煅烧，得到中空球形铁酸镍。
优选地，所述步骤(1)中中和反应的温度为10～30℃，时间为20～40min。
优选地，所述步骤(2)中混合具体为：将所述沉淀剂滴加到所述聚丙烯酸胺溶液中，所述滴加的速度为6～20滴/分钟。
优选地，所述步骤(3)中水解反应的时间为1～13h。
优选地，所述步骤(3)中水解反应后还包括离心分离和干燥；所述离心分离的转速为7000～9000r/min；所述干燥的温度为40～60℃；所述干燥的时间为9～11h。
优选地，所述步骤(4)中煅烧的温度为350～450℃；所述煅烧的时间为1～3h。
本发明还提供了上述方案所述中空球形铁酸镍或上述方案所述制备方法制备得到的中空球形铁酸镍在降解罗丹明B中的应用。
本发明提供了一种中空球形铁酸镍，所述中空球形铁酸镍由包括聚丙烯酸、氨水、沉淀剂、亚铁盐和镍盐的制备原料经中和反应、沉淀、水解反应和煅烧而成；所述中空球形铁酸镍的粒径为200～400nm，壁厚为2～5nm，外表面粗糙。在本发明中，聚丙烯酸与氨水进行中和反应得到聚丙烯酸胺溶液；利用沉淀剂进行沉淀，得到球形聚丙烯酸胺分散液；经过水解反应后，铁离子和镍离子负载在球形聚丙烯酸胺表面，经煅烧后，除去内部的球形聚丙烯酸胺，得到中空球形铁酸镍。本发明得到的中空球形铁酸镍具有规则形貌的中空结构，结晶度高，晶型完好，光催化活性高，能够有效降解罗丹明B；另外，本发明提供的中空球形铁酸镍具有优异的磁性能。由实施例试验结果可知，将所述中空球形铁酸镍作为光催化材料降解罗丹明B，降解率高达97.25％，且重复使用5次后，降解率仍可达到89.06％，说明本申请提供的中空球形铁酸镍具有优异的光催化活性，且具有较高的稳定性。
本发明提供了所述中空球形铁酸镍的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚丙烯酸与氨水混合，进行中和反应，得到聚丙烯酸胺溶液；(2)将所述步骤(1)中聚丙烯酸胺溶液与沉淀剂混合，进行沉淀，得到球形聚丙烯酸胺分散液；(3)将所述步骤(2)中球形聚丙烯酸胺分散液与亚铁盐、镍盐混合，进行水解反应，得到中空球形铁酸镍前驱体；(4)将所述步骤(3)中中空球形铁酸镍前驱体进行煅烧，得到中空球形铁酸镍。本发明采用简单的方法即制备得到了中空球形铁酸镍，操作更加简便，减少了反应过程中的能耗，安全环保。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的中空球形铁酸镍的扫描电镜图；
图2为本发明试验例1光催化降解实验图；
图3为本发明试验例2光催化降解稳定性实验图，其中，a为中空球形铁酸镍使用1次的降解图；b为中空球形铁酸镍使用2次的降解图；c为中空球形铁酸镍使用3次的降解图；d为中空球形铁酸镍使用4次的降解图；e为中空球形铁酸镍使用5次的降解图。
具体实施方式
本发明提供了一种中空球形铁酸镍，所述中空球形铁酸镍由包括聚丙烯酸、氨水、沉淀剂、亚铁盐和镍盐的制备原料经中和反应、沉淀、水解反应和煅烧而成；所述中空球形铁酸镍的粒径为200～400nm，壁厚为2～5nm，外表面粗糙。
在本发明中，所述中空球形铁酸镍的制备原料包括聚丙烯酸、氨水、沉淀剂、亚铁盐和镍盐。在本发明中，所述氨水的浓度优选为1～3mol/L，更优选为2mol/L；所述聚丙烯酸、氨水、沉淀剂、亚铁盐中的亚铁离子与镍盐中的镍离子的用量比为0.1～0.3g：0.5～1.5mL：350～450mL：1～2mmol：0.5～1mmol，更优选为0.2g：1mL：400mL：1.5mmol：0.75mmol。
在本发明中，所述聚丙烯酸能够与氨水发生共同形成聚丙烯酸胺溶液。
在本发明中，所述沉淀剂优选包括异丙醇或聚乙二醇，更优选为异丙醇。在本发明中，所述沉淀剂用于沉淀聚丙烯酸胺，得到球形结构的聚丙烯酸胺，为后续得到中空球形结构的铁酸镍提供有利基础。
在本发明中，所述亚铁盐优选包括氯化亚铁或硫酸亚铁，更优选为无水氯化亚铁或氯化亚铁四水合物。
在本发明中，所述镍盐优选包括氯化镍或硝酸镍，更优选为氯化镍六水合物。
在本发明中，所述中空球形铁酸镍的粒径为200～400nm，优选为250～300nm，更优选为250nm；壁厚为2～5nm，优选为2～3nm。
本发明提供了上述方案所述中空球形铁酸镍的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯酸与氨水混合，进行中和反应，得到聚丙烯酸胺溶液；
(2)将所述步骤(1)中聚丙烯酸胺溶液与沉淀剂混合，进行沉淀，得到球形聚丙烯酸胺分散液；
(3)将所述步骤(2)中球形聚丙烯酸胺分散液与亚铁盐、镍盐混合，进行水解反应，得到中空球形铁酸镍前驱体；
(4)将所述步骤(3)中中空球形铁酸镍前驱体进行煅烧，得到中空球形铁酸镍。
本发明将聚丙烯酸与氨水混合，进行中和反应，得到聚丙烯酸胺溶液。在本发明中，所述聚丙烯酸优选以水溶液的形式使用；具体的，是将聚丙烯酸溶于水中，得到聚丙烯酸水溶液。本发明对所述水的种类没有特殊的限定，在本发明中，优选采用去离子水。
在本发明中，所述聚丙烯酸水溶液的浓度优选为0.1～0.3g/mL，更优选为0.2g/mL。
在本发明中，所述混合优选是将聚丙烯酸水溶液与氨水滴加到水中混合，本发明对所述滴加顺序没有特殊的限定，在本发明中，以水为溶剂，将聚丙烯酸水溶液与氨水分别滴加到水中，能够使聚丙烯酸水溶液与氨水在水中分散更加均匀，有利于后续得到大小均匀的球形聚丙烯酸胺。
在本发明中，所述滴加优选为匀速滴加，所述聚丙烯酸水溶液的滴加速度优选为10～20滴/分钟，更优选为10～12滴/分钟；所述氨水的滴加速度优选为10～20滴/分钟，更优选为10～12滴/分钟。在本发明中，所述聚丙烯酸水溶液的滴加速度和所述氨水的滴加速度优选相同。本发明将滴加速度控制在上述范围，能够保证得到粒径在200～400nm，且分布均匀的中空球形铁酸镍。
在本发明中，所述中和反应的温度优选为10～30℃，更优选为15～25℃；所述中和反应的时间优选为20～40min，更优选为30min。在本发明中，所述中和反应的时间以聚丙烯酸和氨水加入完毕开始计。
在本发明中，所述中和反应优选在搅拌和/或超声的条件下进行，更优选为在先搅拌再超声的条件下进行。在本发明中，搅拌能够使聚丙烯酸和氨水混合均匀，借助超声能够使得到的聚丙烯酸胺在水中分散均匀。
在本发明中，所述搅拌的速度优选为200～400r/min，更优选为300r/min；所述搅拌的时间优选为10～60min，更优选为20～40min，最优选为30min；所述超声的功率优选为300～350W，更优选为320W；所述超声的时间优选为20～40min，更优选为30min。
得到聚丙烯酸胺溶液后，本发明将所述聚丙烯酸胺溶液与沉淀剂混合，进行沉淀，得到球形聚丙烯酸胺分散液。在本发明中，所述混合优选为将所述沉淀剂滴加到所述聚丙烯酸胺溶液中，所述滴加优选为匀速滴加，所述滴加的速率优选为6～20滴/分钟，更优选为10～20滴/分钟，最优选为12滴/分钟。在本发明中，通过控制沉淀剂的滴加速度，能够得到大小适宜且分布均匀的铁酸镍，避免滴加过快或过慢造成的球体缺陷。
在本发明中，所述沉淀优选在搅拌条件下进行，更优选为磁力搅拌，所述磁力搅拌的速度优选为200～400r/min，更优选为250～350r/min，最优选为300r/min。
得到球形聚丙酸胺分散液后，本发明将所述球形聚丙烯酸胺分散液与亚铁盐、镍盐混合，进行水解反应，得到中空球形铁酸镍前驱体。在本发明中，所述混合优选是先将聚丙烯酸胺分散液与亚铁盐混合，得到混合物；然后再将所述混合物与镍盐混合。在本发明中，所述聚丙烯酸胺分散液与亚铁盐混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度优选为200～400r/min，更优选为300r/min；所述搅拌的时间优选为0.5～1.5h，更优选为1h。在本发明中，所述聚丙烯酸胺分散液与亚铁盐混合时，亚铁盐水解得到氢氧化亚铁，在空气中氧气的作用下，所述氢氧化亚铁迅速氧化为氢氧化铁；加入镍盐后，镍盐水解得到氢氧化镍，最终得到氢氧化铁和氢氧化镍负载在球形聚丙烯酸胺表面的中空球形铁酸镍前驱体。
在本发明中，所述水解反应的时间优选为1～13h，更优选为10～13h，最优选为12h。本发明中所述水解反应的时间以镍盐加入完毕开始计。
本发明所述水解反应优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度优选为200～400r/min，更优选为300r/min。
在本发明中，所述水解反应后还优选包括离心分离和干燥。在本发明中，所述离心分离的转速优选为7000～9000r/min，更优选为8000r/min；所述离心分离的时间优选为3～10min，更优选为5min。
在本发明中，所述离心分离后还优选包括洗涤，所述洗涤具体优选为先水洗后醇洗；所述水洗优选为去离子水洗，所述水洗的次数优选为2～5次；所述醇洗优选为乙醇洗，所述醇洗的次数优选为2～5次。
在本发明中，所述干燥的温度优选为40～60℃，更优选为50℃；所述干燥的时间优选为9～11h，更优选为10h。
得到中空球形铁酸镍前驱体后，本发明将所述中空球形铁酸镍前驱体进行煅烧，得到中空球形铁酸镍。在本发明中，所述煅烧优选在空气条件下煅烧。所述煅烧时的升温速率优选为1～3℃/min，更优选为2℃/min，所述煅烧的温度优选为350～450℃，更优选为400℃；所述煅烧的时间优选为1～3h，更优选为2h，本发明中煅烧时间以达到煅烧温度开始计。在本发明中，经煅烧后，中空球形铁酸镍前驱体中的球形聚丙烯酸胺消失，得到中空结构的铁酸镍。
本发明还提供了上述方案所述中空球形铁酸镍或上述方案所述制备方法制备得到的中空球形铁酸镍在降解罗丹明B中的应用。本发明优选将所述中空球形铁酸镍作为光催化剂，在双氧水存在下降解罗丹明B。在本发明中，所述中空球形铁酸镍的用量优选为0.05～0.16g/L，更优选为0.1g/L；在上述以中空球形铁酸镍作为光催化剂，降解罗丹明B的降解体系中，双氧水的密度为1.13g/mL(20℃)，所述双氧水的体积优选为0.1mL。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将聚丙烯酸溶于去离子水中，得到0.2g/mL的聚丙烯酸溶液；将1mL浓度为0.2g/mL的聚丙烯酸溶液和1mL浓度为2mol/L的氨水匀速滴加到100mL去离子水中，其中，聚丙烯酸溶液的滴加速度为12滴/分钟，氨水的滴加速度为12滴/分钟；在300r/min的转速下搅拌30min，然后在320W的超声功率下超声分散30min，经中和反应后，得到聚丙烯酸胺溶液；
在300r/min的转速下，将400mL异丙醇以12滴/分钟的滴加速度匀速滴加到所述聚丙烯酸胺溶液中，进行沉淀，得到球形聚丙烯酸胺分散液；
将0.3g氯化亚铁四水合物加入到所述球形聚丙烯酸胺分散液中，在300r/min的转速下搅拌1h，再加入0.18g氯化镍六水合物，在300r/min的转速下搅拌12h进行水解反应，得到球形铁酸镍分散液；然后在8000r/min的转速下离心分离5min，将所得固体物料依次用水洗3次、乙醇洗2次，置于50℃烘箱中干燥10h，得到中空球形铁酸镍前驱体；
将所述中空球形铁酸镍前驱体在空气气氛下煅烧，升温速率为2℃/min，待温度达到400℃后，保温煅烧2h，得到中空球形铁酸镍。
使用扫描电子显微镜对所得中空球形铁酸镍进行观察，所得扫描电镜图如图1所示，由图1可以看出，本发明制备的中空球形铁酸镍呈球形，分布均匀，外表面粗糙；所述中空球形铁酸镍的粒径为250～300nm，壁厚为2～5nm。
实施例2
将聚丙烯酸溶于去离子水中，得到0.2g/mL的聚丙烯酸溶液；将1mL浓度为0.2g/mL的聚丙烯酸溶液和1mL浓度为2mol/L的氨水匀速滴加到100mL去离子水中，其中，聚丙烯酸溶液的滴加速度为10滴/分钟，氨水的滴加速度为10滴/分钟；在300r/min的转速下搅拌30min，然后在320W的超声功率下超声分散30min，经中和反应后，得到聚丙烯酸胺溶液；
在300r/min的转速下，将400mL异丙醇以12滴/分钟的滴加速度匀速滴加到所述聚丙烯酸胺溶液中，进行沉淀，得到球形聚丙烯酸胺分散液；
将0.3g硫酸亚铁四水合物加入到所述球形聚丙烯酸胺分散液中，在300r/min的转速下搅拌1h，再加入0.18g氯化镍六水合物，在300r/min的转速下搅拌12h进行水解反应，得到球形铁酸镍分散液；然后在8000r/min的转速下离心分离5min，将所得固体物料依次用水洗3次、乙醇洗2次，置于50℃烘箱中干燥10h，得到中空球形铁酸镍前驱体；
将所述中空球形铁酸镍前驱体在空气气氛下煅烧，升温速率为2℃/min，待温度达到400℃后，保温煅烧2h，得到中空球形铁酸镍。
使用扫描电子显微镜对所得中空球形铁酸镍进行观察，所得结果与实施例1相似。
实施例3
将聚丙烯酸溶于去离子水中，得到0.2g/mL的聚丙烯酸溶液；将1mL浓度为0.2g/mL的聚丙烯酸溶液和1mL浓度为2mol/L的氨水匀速滴加到100mL去离子水中，其中，聚丙烯酸溶液的滴加速度为12滴/分钟，氨水的滴加速度为12滴/分钟；在300r/min的转速下搅拌30min，然后在320W的超声功率下超声分散30min，经中和反应后，得到聚丙烯酸胺溶液；
在300r/min的转速下，将400mL异丙醇以12滴/分钟的滴加速度匀速滴加到所述聚丙烯酸胺溶液中，进行沉淀，得到球形聚丙烯酸胺分散液；
将0.3g氯化亚铁四水合物加入到所述球形聚丙烯酸胺分散液中，在300r/min的转速下搅拌1h，再加入0.18g硝酸镍六水合物，在300r/min的转速下搅拌12h进行水解反应，得到球形铁酸镍分散液；然后在8000r/min的转速下离心分离5min，将所得固体物料依次用水洗3次、乙醇洗2次，置于50℃烘箱中干燥10h，得到中空球形铁酸镍前驱体；
将所述中空球形铁酸镍前驱体在空气气氛下煅烧，升温速率为2℃/min，待温度达到400℃后，保温煅烧2h，得到中空球形铁酸镍。
使用扫描电子显微镜对所得中空球形铁酸镍进行观察，所得结果与实施例1相似。
试验例1
采用NBeT Phchem III型光化学反应仪进行光催化降解实验，以800w氙灯作为可见光源，反应容器为80mL的石英试管，具体步骤为：将罗丹明B溶于水中，得到30mg/L的罗丹明B溶液中；然后准确称取5mg中空球形铁酸镍加入50mL的上述罗丹明B溶液中，得到混合样品，将所得混合样品在320W的超声功率下超声分散5min，然后转移到石英试管中，置于光化学反应仪中，同时开启循环冷凝水使装置内温度稳定在室温(10～30℃)，在不开灯的前提下将混合样品于黑暗中磁力搅拌30min，搅拌速度为300r/min，以确保罗丹明B(RhB)与中空球形铁酸镍表面的吸附-脱附达到平衡。达到吸附-脱附平衡后，向石英试管中加入0.1mL双氧水(密度为1.13g/mL，20℃)，打开光源，分别在时间间隔相同的时刻各取样一次，每次取4mL，离心分离，上清液中罗丹明B的浓度采用紫外进行测定。其中，罗丹明B的光催化降解效率用如下公式计算：
去除率＝(1-Ct/Co)×100％
式中：Co(20mg/L)为RhB的初始浓度；Ct为不同反应时RhB的浓度。
测定结果见图2。由图2可以看出，随着光催化反应的进行，在1h内，位于554nm处的吸收峰迅速下降直至几乎消失，说明罗丹明B的分子结构已被光解破坏。
试验例2
试验方法与试验例1相同，分别将所述中空球形铁酸镍使用1次、2次、3次、4次和5次，所得降解图如图3所示，其中，图3a为中空球形铁酸镍使用1次的降解图；图3b为中空球形铁酸镍使用2次的降解图；图3c为中空球形铁酸镍使用3次的降解图；图3d为中空球形铁酸镍使用4次的降解图；图3e为中空球形铁酸镍使用5次的降解图。
由图3可以看出，在90min内，本申请提供的催化剂降解率高达97.25％，循环使用2次的降解率为96.79％，循环使用3次的降解率为93.79％，循环使用4次的降解率为90.69％，循环使用5次后，降解率仍可达到89.06％，说明本申请提供的中空球形铁酸镍具有优异的光催化活性，且具有较高的稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种中空球形铁酸镍，其特征在于，所述中空球形铁酸镍由包括聚丙烯酸、氨水、沉淀剂、亚铁盐和镍盐的制备原料经中和反应、沉淀、水解反应和煅烧而成；
所述中空球形铁酸镍的粒径为200～400nm，壁厚为2～5nm，外表面粗糙。
2.根据权利要求1所述的中空球形铁酸镍，其特征在于，所述氨水的浓度为1～3mol/L，所述聚丙烯酸、氨水、沉淀剂、亚铁盐中的亚铁离子与镍盐中的镍离子的用量比为0.1～0.3g：0.5～1.5mL：350～450mL：1～2mmol：0.5～1mmol。
3.根据权利要求1或2所述的中空球形铁酸镍，其特征在于，所述沉淀剂包括异丙醇或聚乙二醇；所述亚铁盐包括氯化亚铁或硫酸亚铁；所述镍盐包括氯化镍或硝酸镍。
4.权利要求1～3任一项所述中空球形铁酸镍的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯酸与氨水混合，进行中和反应，得到聚丙烯酸胺溶液；
(2)将所述步骤(1)中聚丙烯酸胺溶液与沉淀剂混合，进行沉淀，得到球形聚丙烯酸胺分散液；
(3)将所述步骤(2)中球形聚丙烯酸胺分散液与亚铁盐、镍盐混合，进行水解反应，得到中空球形铁酸镍前驱体；
(4)将所述步骤(3)中中空球形铁酸镍前驱体进行煅烧，得到中空球形铁酸镍。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中中和反应的温度为10～30℃，时间为20～40min。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中混合具体为：将所述沉淀剂滴加到所述聚丙烯酸胺溶液中，所述滴加速度为6～20滴/分钟。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中水解反应的时间为1～13h。
8.根据权利要求4或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中水解反应后还包括离心分离和干燥；所述离心分离的转速为7000～9000r/min；所述干燥的温度为40～60℃；所述干燥的时间为9～11h。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中煅烧的温度为350～450℃；所述煅烧的时间为1～3h。
10.权利要求1～3任一项所述中空球形铁酸镍或权利要求4～9任一项所述制备方法制备得到的中空球形铁酸镍在降解罗丹明B中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811609290.4A CN111036213A (zh) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | 一种中空球形铁酸镍及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811609290.4A CN111036213A (zh) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | 一种中空球形铁酸镍及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111036213A true CN111036213A (zh) | 2020-04-21 |
Family
ID=70230499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811609290.4A Pending CN111036213A (zh) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | 一种中空球形铁酸镍及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111036213A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113019375A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-25 | 辽宁大学 | 一种双Z型光催化剂NiO/NiFe2O4/Fe2O3及其应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101345112A (zh) * | 2008-05-15 | 2009-01-14 | 复旦大学 | 一种磁性无机空心复合微球及其制备方法 |
| CN101444712A (zh) * | 2008-12-26 | 2009-06-03 | 北京化工大学 | 一种制备尺寸可控磁性空心球的方法 |
| CN102989461A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-03-27 | 苏州科技学院 | 磁性铁酸镍光催化材料的制备方法及应用 |
| CN104787769A (zh) * | 2015-03-21 | 2015-07-22 | 北京化工大学 | 一种以模板制备二氧化硅中空微球的方法 |
| CN105502286A (zh) * | 2016-01-04 | 2016-04-20 | 南京林业大学 | 一种多孔纳米NiFe2O4的制备方法 |
-
2018
- 2018-12-27 CN CN201811609290.4A patent/CN111036213A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101345112A (zh) * | 2008-05-15 | 2009-01-14 | 复旦大学 | 一种磁性无机空心复合微球及其制备方法 |
| CN101444712A (zh) * | 2008-12-26 | 2009-06-03 | 北京化工大学 | 一种制备尺寸可控磁性空心球的方法 |
| CN102989461A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-03-27 | 苏州科技学院 | 磁性铁酸镍光催化材料的制备方法及应用 |
| CN104787769A (zh) * | 2015-03-21 | 2015-07-22 | 北京化工大学 | 一种以模板制备二氧化硅中空微球的方法 |
| CN105502286A (zh) * | 2016-01-04 | 2016-04-20 | 南京林业大学 | 一种多孔纳米NiFe2O4的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JINMIN ZHANG，ET AL.: "Characterization and photodegradation activity of hollow Zn1−xNixFe2O4 sphere", 《JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE: MATERIALS IN ELECTRONICS》 * |
| LAI, XY，ET AL.: "Ordered mesoporous NiFe2O4 with ultrathin framework for low-ppb toluene sensing", 《SCIENCE BULLETIN》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113019375A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-25 | 辽宁大学 | 一种双Z型光催化剂NiO/NiFe2O4/Fe2O3及其应用 |
| CN113019375B (zh) * | 2021-03-15 | 2023-05-26 | 辽宁大学 | 一种双Z型光催化剂NiO/NiFe2O4/Fe2O3及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103736514B (zh) | 一种新颖的C3N4/ZnO/Fe2O3复合光催化剂的制备及应用 | |
| 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 | |
| CN105399152B (zh) | 一种钴酸镍纳米材料的溶剂热制备方法 | |
| CN103920473B (zh) | 碳改性二氧化钛复合磁性纳米吸附剂的制备方法 | |
| CN106268750B (zh) | 一种可见光响应型光还原活性SnO2-X纳米颗粒的制备方法 | |
| CN107159274A (zh) | 一种BiOCl光催化剂的制备方法及制得的光催化剂和其应用 | |
| CN108671937A (zh) | 一种锰铜复合氧化物催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN107500303B (zh) | 一种介孔硅酸镁微球及其水热-热转化制备方法 | |
| CN110102290A (zh) | 一种K掺杂α-MnO2/Mn3O4高效光热催化剂及制备方法与应用 | |
| CN107235506A (zh) | 一种纳米氧化锌异质结构的制备方法 | |
| CN106745170A (zh) | 一种片状结构的钴掺杂氧化铈纳米材料及其制备和应用 | |
| CN110102291A (zh) | 一种锰氧化物/氧化锆复合物催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN105948218A (zh) | 有序介孔Co3O4激活单过硫酸盐处理抗生素类废水的方法 | |
| CN110090643A (zh) | 一种室温降解气态污染物的复合材料Bi2O3-Co3O4的制备方法和应用 | |
| CN105585043A (zh) | 一种花状纳米氧化铈材料的制备方法 | |
| CN102658210B (zh) | 一种印迹掺杂介孔TiO2微球及其制法和用途 | |
| CN104841463A (zh) | 一种BiOCl/P25复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN109718771A (zh) | 一种双金属掺杂型氧化铝气凝胶及其制备和使用方法 | |
| CN111036213A (zh) | 一种中空球形铁酸镍及其制备方法和应用 | |
| CN108579819A (zh) | 一种Fe3O4-N掺杂Ni/Zn-MOFs/g-C3N4复合光催化材料的制备方法 | |
| CN109516490B (zh) | 一种结构可控的二氧化铈纳米粒子的制备方法 | |
| CN109133144B (zh) | 一种单分散超小粒径二氧化铈纳米晶的制备方法 | |
| CN114602508A (zh) | 具有光催化性能的MnS@ZnS核壳空心球制备及其应用 | |
| WO2021258856A1 (zh) | 一种光催化剂及其在动力电池光催化环保处理中的应用 | |
| CN106732625B (zh) | 一种环状结构的铜掺杂氧化铈纳米材料及其制备和应用 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200421 |