CN111135818B - 一种MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法和产品及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法和产品及其应用，包括，将Zn(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O和六亚甲基四胺溶解于去离子水中，得到混合液，进行水热反应，冷却至室温，过滤、洗涤、干燥，得到ZnAl‑LDHs；取MoO3和ZnAl‑LDHs溶于乙醇中，超声分散处理后，在80℃下搅拌干燥，得到所述MoO3/ZnAl‑LDHs复合材料。本发明采用简便的水热法合成ZnAl‑LDHs水滑石，然后通过简单的溶剂蒸发法获得MoO3/ZnAl‑LDHs复合材料，由于材料间的协同作用，提高光催化性能，60min内对初始浓度为50mg/L的四环素去除率达到79.3％。
Description
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，具体涉及到一种MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法和产品及其应用。
背景技术
随着人们对环境污染的进一步认识和关注，对环境修复技术的需求也日益增加。目前抗生素滥用所造成的环境污染及其生态毒理效应已经成为我国乃至全球所面临的重大环境问题之一。
传统的抗生素类废水处理方法主要分为物理处理技术、化学处理技术、生物处理技术以及多种方法的组合处理等。而对于一些稳定性强的持久性抗生素，采用传统的废水处理方法其去除效果不甚理想，并且具有能耗高、成本大，易造成二次污染等诸多不足。而光催化技术是一种既节约资源又环境友好的“绿色”方法，因而在抗生素废水处理方面越来越多的得到人们的青睐。
近年来，层状双氢氧化物(LDHs)因其具有较高的阴离子交换容量、较大的比表面积和方便的合成方法以及高稳定性、低成本、柔性结构、有效支撑和窄带隙半导体等特性，已经引起了可见光光光催化领域的极大关注。此外， LDHs同时还兼具有优良的有机物吸附和光催化降解能力，成为新型光催化材料的研究热点之一。迄今为止，尚未见到用于光催化降解四环素废水的 MoO3/ZnAl-LDHs复合材料的及其制备方法的报道。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种MoO3/ZnAl 层状双氢氧化物复合材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法，包括，将Zn(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O 和六亚甲基四胺溶解于去离子水中，得到混合液，进行水热反应，冷却至室温，过滤、洗涤、干燥，得到ZnAl-LDHs；取MoO3和ZnAl-LDHs溶于乙醇中，超声分散处理后，在80℃下搅拌干燥，得到所述MoO3/ZnAl-LDHs复合材料。
作为本发明所述MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述Zn(NO3)2·6H2O的浓度为0.05～0.15M，所述 Al(NO3)3·9H2O的浓度为0.025～0.075M。
作为本发明所述MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述的六亚甲基四胺(HMT)的浓度为0.1～0.3M。
作为本发明所述MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述Zn(NO3)2·6H2O与Al(NO3)3·9H2O的摩尔比为1.5～2.5:1。
作为本发明所述MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述水热反应温度为110～130℃，水热反应时间为10～12h。
作为本发明所述MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述将Zn(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O和六亚甲基四胺溶解于去离子水中，其中，Zn(NO3)2·6H2O与去离子水添加比例以mmoL：mL 计为1:10。
作为本发明所述MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述取MoO3和ZnAl-LDHs溶于乙醇中，其中，MoO3和 ZnAl-LDHs的质量比为10:1，MoO3与乙醇的质量体积比以g：mL计为1:80。
作为本发明所述MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述述超声分散处理，其中，超声处理为频率在20kHz，处理时间为1.5～2h。
本发明的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种MoO3/ZnAl 层状双氢氧化物复合材料的制备方法制得的MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料。
本发明的另一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种MoO3/ZnAl 层状双氢氧化物复合材料的制备方法制得的MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料在光催化吸附领域中的应用。
本发明有益效果：
(1)本发明采用简便的水热法合成ZnAl-LDHs水滑石，然后通过简单的溶剂蒸发法获得MoO3/ZnAl-LDHs复合材料，由于材料间的协同作用，提高光催化性能，六角形的水滑石纳米片既可以作为一种良好的吸附剂，也可以作为一种优良的光催化剂，通过与MoO3的复合，降低了电子空穴复合率，进而提升光催化效率。
(2)本发明制备方法科学、合理易行、成本低廉、重复性高，所得的 MoO3/ZnAl-LDHs复合材料具有合成简单、快速且高效的去除四环素废水的降解性能，因而具有潜在的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施中ZnAl-LDHs的扫描电镜(SEM)图。
图2为本发明实施中MoO3(10wt.％)/ZnAl-LDHs复合材料的X射线粉末衍射(XRD)图。
图3为本发明实施中MoO3(10wt.％)/ZnAl-LDHs复合材料的扫描电镜 (SEM)图。
图4为本发明实施中MoO3(10wt.％)/ZnAl-LDHs复合材料的紫外-可见漫反射图谱(UV-vis)图。
图5为本发明实施中MoO3(10wt.％)/ZnAl-LDHs复合材料对四环素的吸附-光催化性能曲线图。
图6为本发明实施例中NiAl-LDHs复合材料对四环素的吸附-光催化性能曲线图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
(1)ZnAl-LDHs的制备：
将8mmoL的Zn(NO3)2·6H2O、4mmoL的Al(NO3)3·9H2O和16mmoL的六亚甲基四胺(HMT)溶解于80mL去离子水中，上述混合溶液搅拌均匀之后转移到100mL的水热反应釜中，在120℃的条件下反应12h，等到冷却至室温，过滤，洗涤，干燥，得到ZnAl-LDHs。图1为本发明实例1制备得到的ZnAl-LDHs 的扫描电镜图(SEM)。可以看出所制备得到的ZnAl-LDHs呈六角形片层结构，为典型的水滑石类材料的结构，其尺寸大约为500～700nm，层厚度约为30nm。
(2)MoO3(10wt.％)/ZnAl-LDHs复合材料的制备：
取0.5g实施例1制备的ZnAl-LDHs纳米片和0.05g MoO3溶于40mL的乙醇中，将混合物超声2小时后分散均匀，并在80℃下搅拌干燥，得到 MoO3(10wt.％)/ZnAl-LDHs复合材料。
图2为本发明制备得到的MoO3(10wt.％)/ZnAl-LDHs复合材料的X射线粉末衍射(XRD)谱图。由图可见，MoO3(10wt.％)/ZnAl-LDHs复合材料的XRD 谱图是ZnAl-LDHs的特征吸收峰和MoO3特征吸收峰的叠加，并且复合材料中没有其他杂质峰的出现，表明合成的MoO3(10wt.％)/ZnAl-LDHs复合材料纯度较高。
图3为本发明所制备得到的MoO3(10wt.％)/ZnAl-LDHs复合材料的扫描电镜(SEM)图示，可以看出六角形的水滑石纳米片负载在MoO3片层之上。
图4为本发明所制备得到的MoO3(10wt.％)/ZnAl-LDHs复合材料的紫外- 可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)图,可以看出，该复合材料有着优越的紫外和可见光吸收性能，可作为光催化剂来使用。
(3)吸附-光催化性能实验：
称取0.1g MoO3(10wt.％)/ZnAl-LDHs置于100mL、50mg/L的四环素(TC) 溶液中，暗反应30min以达到吸附-脱附平衡；采用泊菲莱300W氙灯为光源，模拟太阳光照射，光照开始以后每间隔10min取4mL的样品进行离心，将上清液置于比色皿中，利用岛津UV-2550紫外分光光度计测定四环素的吸收值，采用C/C0来评价降解率，其中C为光照一定时间后样品的四环素的浓度，C0 为样品的初始四环素的浓度。
图5为本发明所制备得到的MoO3(10wt.％)/ZnAl-LDHs复合材料对四环素的吸附-光催化性能曲线，实验结果表明其具有十分快速且高效的光催化降解四环素的性能，60min内对初始浓度为50mg/L的四环素去除率为79.3％，达到简单、有效、经济、快速的去除四环素废水的效果，可应用于环保领域。
实施例2
(1)ZnAl-LDHs的制备：
将8mmoL的Zn(NO3)2·6H2O、4mmoL的Al(NO3)3·9H2O和16mmoL的六亚甲基四胺(HMT)溶解于80mL去离子水中，上述混合溶液搅拌均匀之后转移到100mL的水热反应釜中，在120℃的条件下反应12h，等到冷却至室温，过滤，洗涤，干燥，得到ZnAl-LDHs。图1为本发明实例1制备得到的ZnAl-LDHs 的扫描电镜图(SEM)。可以看出所制备得到的ZnAl-LDHs呈六角形片层结构，为典型的水滑石类材料的结构，其尺寸大约为500～700nm，层厚度约为30nm。
(2)MoO3/ZnAl-LDHs复合材料的制备：
取0.5g实施例1制备的ZnAl-LDHs纳米片和0.01g MoO3溶于40mL的乙醇中，将混合物超声2小时后分散均匀，并在80℃下搅拌干燥，得到 MoO3/ZnAl-LDHs复合材料。
(3)吸附-光催化性能实验：
称取0.1g MoO3/ZnAl-LDHs置于100mL、50mg/L的四环素(TC)溶液中，暗反应30min以达到吸附-脱附平衡；采用泊菲莱300W氙灯为光源，模拟太阳光照射，光照开始以后每间隔10min取4mL的样品进行离心，将上清液置于比色皿中，利用岛津UV-2550紫外分光光度计测定四环素的吸收值，采用 C/C0来评价降解率，其中C为光照一定时间后样品的四环素的浓度，C0为样品的初始四环素的浓度。
实验结果表明其60min内对初始浓度为50mg/L的四环素去除率为 57.2％，去除四环素废水的效果较佳，可应用于环保领域。
实施例3
(1)ZnAl-LDHs的制备：
将8mmoL的Zn(NO3)2·6H2O、4mmoL的Al(NO3)3·9H2O和16mmoL的六亚甲基四胺(HMT)溶解于80mL去离子水中，上述混合溶液搅拌均匀之后转移到100mL的水热反应釜中，在120℃的条件下反应12h，等到冷却至室温，过滤，洗涤，干燥，得到ZnAl-LDHs。图1为本发明实例1制备得到的ZnAl-LDHs 的扫描电镜图(SEM)。可以看出所制备得到的ZnAl-LDHs呈六角形片层结构，为典型的水滑石类材料的结构，其尺寸大约为500～700nm，层厚度约为30nm。
(2)MoO3/ZnAl-LDHs复合材料的制备：
取0.5g实施例1制备的ZnAl-LDHs纳米片和0.03g MoO3溶于40mL的乙醇中，将混合物超声2小时后分散均匀，并在80℃下搅拌干燥，得到 MoO3/ZnAl-LDHs复合材料。
(3)吸附-光催化性能实验：
称取0.1g MoO3/ZnAl-LDHs置于100mL、50mg/L的四环素(TC)溶液中，暗反应30min以达到吸附-脱附平衡；采用泊菲莱300W氙灯为光源，模拟太阳光照射，光照开始以后每间隔10min取4mL的样品进行离心，将上清液置于比色皿中，利用岛津UV-2550紫外分光光度计测定四环素的吸收值，采用 C/C0来评价降解率，其中C为光照一定时间后样品的四环素的浓度，C0为样品的初始四环素的浓度。
实验结果表明其60min内对初始浓度为50mg/L的四环素去除率为 67.5％，去除四环素废水的效果较佳，可应用于环保领域。
实施例4
(1)ZnAl-LDHs的制备：
将8mmoL的Zn(NO3)2·6H2O、4mmoL的Al(NO3)3·9H2O和16mmoL的六亚甲基四胺(HMT)溶解于80mL去离子水中，上述混合溶液搅拌均匀之后转移到100mL的水热反应釜中，在120℃的条件下反应12h，等到冷却至室温，过滤，洗涤，干燥，得到ZnAl-LDHs。图1为本发明实例1制备得到的ZnAl-LDHs 的扫描电镜图(SEM)。可以看出所制备得到的ZnAl-LDHs呈六角形片层结构，为典型的水滑石类材料的结构，其尺寸大约为500～700nm，层厚度约为30nm。
(2)MoO3/ZnAl-LDHs复合材料的制备：
取0.5g实施例1制备的ZnAl-LDHs纳米片和0.08g MoO3溶于40mL的乙醇中，将混合物超声2小时后分散均匀，并在80℃下搅拌干燥，得到MoO3/ZnAl-LDHs复合材料。
(3)吸附-光催化性能实验：
称取0.1g MoO3/ZnAl-LDHs置于100mL、50mg/L的四环素(TC)溶液中，暗反应30min以达到吸附-脱附平衡；采用泊菲莱300W氙灯为光源，模拟太阳光照射，光照开始以后每间隔10min取4mL的样品进行离心，将上清液置于比色皿中，利用岛津UV-2550紫外分光光度计测定四环素的吸收值，采用 C/C0来评价降解率，其中C为光照一定时间后样品的四环素的浓度，C0为样品的初始四环素的浓度。
实验结果表明其60min内对初始浓度为50mg/L的四环素去除率为 69.4％，去除四环素废水的效果较佳，可应用于环保领域。
实施例1～实施例4四环素去除率，结果见表1。
表1
从表1可以看出，不同的方法制得的MoO3/ZnAl-LDHs复合材料，四环素去除率效率存在一定差别，可能由于六角形的水滑石纳米片负载在MoO3片层之上，材料间的协同作用，降低了电子空穴复合率，进而提升光催化效率，但当制备MoO3/ZnAl-LDHs复合材料过程中，MoO3的添加量过多和过少，协同作用降低电子空穴复合率效果有所降低，光催化效果降低。由此本发明优选 MoO3和ZnAl-LDHs的质量比为10:1，实现最佳的四环素去除效果。
实施例5
选取NiAl-LDHs复合材料，测试其对四环素的吸附-光催化性能(同实施例1)，结果见图6。
从图6可以看出，NiAl-LDHs复合材料降解四环素降解效率约为20％(1h)，相比MoO3/ZnAl-LDHs复合材料四环素去除率为79.3％，NiAl-LDHs复合材料降解四环素降解效率明显较差。
本发明采用简便的水热法合成ZnAl-LDHs水滑石，然后通过简单的溶剂蒸发法获得MoO3/ZnAl-LDHs复合材料，由于材料间的协同作用，提高光催化性能，六角形的水滑石纳米片既可以作为一种良好的吸附剂，也可以作为一种优良的光催化剂，通过与MoO3的复合，降低了电子空穴复合率，进而提升光催化效率。
本发明中MoO3有很低的价带电位，产生的空穴氧化能力强，而且其片层结构也易于离子电子的传输，ZnAl-LDHs与MoO3复合，由于材料间的协同作用，提高光催化性能，发明人优选MoO3和ZnAl-LDHs的质量比为10:1，实现最佳的四环素去除效果。
本发明优选水热法制备MoO3/ZnAl层状双氢氧化物，合成简便，操作简单，且产物结晶度高，发明人尝试了不同的方法，如一锅法，A+B水热法，溶剂蒸发法，最后发现溶剂蒸发法和一锅法复合材料杂质太多，性能不如溶剂蒸发法合成的样品好。
本发明制备方法科学、合理易行、成本低廉、重复性高，所得的 MoO3/ZnAl-LDHs复合材料具有合成简单、快速且高效的去除四环素废水的降解性能，因而具有潜在的应用前景
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：包括，
将Zn(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O和六亚甲基四胺溶解于去离子水中，得到混合液，进行水热反应，冷却至室温，过滤、洗涤、干燥，得到ZnAl-LDHs，其中，水热反应温度为110~130℃，水热反应时间为10~12h；
取MoO3和ZnAl-LDHs溶于乙醇中，超声分散处理后，在80℃下搅拌干燥，得到所述MoO3/ZnAl-LDHs复合材料，其中，MoO3和ZnAl-LDHs的质量比为10:1，MoO3与乙醇的质量体积比以g：mL计为1:80。
2.如权利要求1所述MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：所述Zn(NO3)2·6H2O的浓度为0.05~0.15M，所述Al(NO3)3·9H2O的浓度为0.025~0.075M。
3.如权利要求1所述MoO3 /ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：所述的六亚甲基四胺HMT的浓度为0.1~0.3M。
4.如权利要求1~3中任一所述MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：所述Zn(NO3)2·6H2O与Al(NO3)3·9H2O的摩尔比为1.5~2.5:1。
5.如权利要求1所述MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：所述将Zn(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O和六亚甲基四胺溶解于去离子水中，其中，Zn(NO3)2·6H2O与去离子水添加比例以mmoL： mL计为1:10。
6.如权利要求1所述MoO3 /ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：所述超声分散处理，其中，超声处理为频率在20kHz，处理时间为1.5~2h。
7.一种如权利要求1~6中任一所述MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法制得的MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料。
8.一种如权利要求7所述MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料的制备方法制得的MoO3/ZnAl层状双氢氧化物复合材料在光催化吸附领域中的应用。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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| An overview of semiconductors/layered double hydroxides composites:Properties, synthesis, photocatalytic and photoelectrochemical applications;Cheera Prasad et al.;《Journal of Molecular Liquids》;20190606;第289卷;第1-25页 * |
| Direct Z-Scheme charge transfer in heterostructured MoO3/g-C3N4;Shengyang Xue et al.;《Environmental Pollution》;20190406;第250卷;第338-345页 * |
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