CN111330579B - 一种介孔复合材料Fe3O4-Co3O4及其制备方法和在降解气态污染物中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种介孔复合材料Fe3O4‑Co3O4及其制备方法和在降解气态污染物中的应用。将铁盐和钴盐分别溶解于水溶液中，得含有铁的溶液和含有钴的溶液；将含有铁的溶液和含有钴的溶液混合并充分搅拌后加入含有F127的水溶液，将最终的混合液进行干燥；将干燥后的产物于惰性气体或者空气条件下煅烧，冷却至室温，研磨，得介孔复合材料Fe3O4‑Co3O4。本发明所述的介孔复合材料Fe3O4‑Co3O4具有吸附降解污染物的能力，因此能够实现有效方便的降解异丙醇等气态污染物，从而达到净化空气的目的。
Description
技术领域
本发明属于介孔复合材料污染物降解技术领域，具体涉及一种介孔复合材料Fe3O4-Co3O4及其制备方法和在降解气态污染物中的应用。
背景技术
随着经济的发展，社会水平的提高，人们的物质生活也得到了大幅度的提高，人们也开始更加关注自身的身体健康。相关数据分析统计，长期生活在浓度过高的气态污染物环境下，会对人类身体，包括人的中枢神经和免疫系统造成严重伤害。以异丙醇为例，异丙醇是重要的化工产品和原料。主要用于制药、化妆品、塑料、香料、涂料等。目前对于污染物的防治措施主要有通风换气法、生物吸收法、吸附法、化学反应法、等离子体技术和光催化氧化技术。但这些措施存在成本高，使用不方便受条件限制，见效慢，有些产物甚至会对空气造成二次污染，因此找到一种能够高效、方便和安全降解气态污染物的方法成为了人们关注的重点。本发明提出的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4除了在光电化学方面有着显著的应用外,在降解气态污染物方面也表现出优异的催化性能以及方便回收等优点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的制备及其降解气态污染物的应用。本发明的方法具有简单，高效，方便，和安全降解条件容易控制等优点，能够有效地净化空气中的气态污染物，营造健康的生活环境。
本发明采用以下技术方案：一种介孔复合材料Fe3O4-Co3O4，制备方法包括如下步骤：
1)将铁盐和钴盐分别溶解于水中，得含有铁的溶液和含有钴的溶液；
2)将含有铁的溶液和含有钴的溶液混合后，充分搅拌并加入含有F127的水溶液，混合均匀后进行干燥；
3)将步骤2)所得产物于惰性气体或者空气条件下煅烧，冷却至室温，研磨，得到热催化介孔复合材料Fe3O4-Co3O4。
优选地，上述的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的制备方法，所述铁盐为九水合硝酸铁或氯化铁；所述钴盐为六水合硝酸钴、七水合硫酸钴或六水合氯化钴。
优选地，上述的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的制备方法，所述的钴盐和铁盐中，钴和铁的摩尔比为1:0.5。
优选地，上述的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的制备方法，步骤2)中，所述干燥是，在50-150℃下干燥1-15小时；
优选地，上述的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的制备方法，步骤3)中，每摩尔铁离子加入 1gF127，所述F127的水溶液的浓度为0.03g/mL-0.1g/mL。
优选地，上述的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的制备方法，步骤3)中，所述惰性气体为氮气或者氩气。
优选地，上述的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的制备方法，步骤3)中，所述煅烧是，升温速度为1-10℃/min，在温度为300-600℃下，煅烧1-8h。
上述的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4作为催化剂在加热条件下降解气态污染物中的应用。
优选地，上述的应用，所述气态污染物是异丙醇。
优选地，上述的应用，方法如下：于含有气态异丙醇的空间内加入上述介孔复合材料 Fe3O4-Co3O4，在加热条件下高效降解气态污染物。
本发明的有益效果是：
1、本发明所制备的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4具有较大的比表面积，在氧化反应过程中，比表面积越大，提供的活性位点越多，对气态有机污染物的吸附越强，降解效率越高。
2、本发明所制备的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4不仅能够在不同温度下降解气体污染物，使得反应条件变得更加的容易、方便，而且由于Fe3O4具有顺磁性，使得制备的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4在降解反应过后更加的容易回收，避免了对环境的污染。
附图说明
图1为Co3O4、Fe3O4和实施例1制备的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的XRD测试图。
图2为介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的氮气吸附脱附及孔径分布测试图。
图3为对比试验与介孔复合材料Fe3O4-Co3O4对气态污染物降解效果对比图。
具体实施方式
实施例1
(一)介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的制备
1)将2.57g六水合硝酸钴和2.02g九水合硝酸铁分别溶解于50mL的水溶液中，分别得含有铁的溶液和含有钴的溶液。
2)将步骤1)所得含有铁的溶液和含有钴的溶液混合均匀，调节F127的水溶液的浓度为0.06g/mL，倒入15mL F127的水溶液，充分搅拌后将所得样品置于干燥箱中，于100℃干燥10h。
3)将干燥后的样品在马弗炉中，于空气条件下，升温速度为5℃/min，400℃煅烧6h，将煅烧后的样品冷却到室温后进行研磨，得到介孔复合材料Fe3O4-Co3O4。
(二)检测
图1为Co3O4、Fe3O4和实施例1制备的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的XRD测试图，由图1可见，本发明制备的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4在30.10°、31.27°、35.45°、36.85°、43.09°和44.81°有六个衍射峰，为Fe3O4-Co3O4的特征峰，证明制备的样品为Fe3O4-Co3O4。
图2为实施例1制备的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的氮气吸附脱附及孔径分布测试图，由图2可见，本发明制备的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4符合IV型滞回线的特征，为介孔材料，且比表面积为44.408m2g-1。
实施例2介孔复合材料Fe3O4-Co3O4作为催化剂在降解气态异丙醇中的应用
方法：取0.1克实施例1制备的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4放入可加热的实验装置中，并向实验装置中注入5μL液体异丙醇，待异丙醇充分气化后，对实验装置中异丙醇气体浓度进行检测。
对比试验：直接在可加热的实验装置中注入5μL液体异丙醇，待异丙醇充分气化后，对实验装置中异丙醇气体浓度进行检测。
随着温度的增加，测定实验装置中异丙醇气体的降解率。由图3所示，介孔复合材料 Fe3O4-Co3O4对异丙醇的降解率逐渐增加，当温度为250℃时，实验装置中装有实施例1制备的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的异丙醇降解率为85％。实验装置中未加入介孔复合材料Fe3O4-Co3O4的异丙醇降解率为10.2％。可见，本发明制备的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4能够降解异丙醇，并且能够在一定温度范围内高效地降解异丙醇。当温度为250℃时异丙醇降解量约是对比实验的10倍，本发明所制备的介孔复合材料能够在一定的温度范围内高效、方便的降解异丙醇。
Claims (8)
1.一种介孔复合材料Fe3O4-Co3O4作为催化剂在加热条件下降解气态污染物中的应用，其特征在于，所述的介孔复合材料Fe3O4-Co3O4制备方法包括如下步骤：
1）将铁盐和钴盐分别溶解于水中，得含有铁的溶液和含有钴的溶液；
2）将含有铁的溶液和含有钴的溶液混合后，充分搅拌并加入含有F127的水溶液，混合均匀后进行干燥；
3）将步骤2）所得产物于惰性气体或者空气条件下煅烧，冷却至室温，研磨，得到热催化介孔复合材料Fe3O4-Co3O4；
所述的气态污染物为异丙醇。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述铁盐为九水合硝酸铁或氯化铁；所述钴盐为六水合硝酸钴、七水合硫酸钴或六水合氯化钴。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的钴盐和铁盐中，钴离子和铁离子的摩尔比为1:0.5。
4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤2）中，所述干燥的条件为在50-150℃下干燥1-15小时。
5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤2）中，每摩尔铁离子加入1g F127，所述F127的水溶液的浓度为0.03g/mL-0.1g/mL。
6.如权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤3）中，所述惰性气体为氮气或者氩气。
7.如权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤3）中，所述煅烧的条件为升温速度为1-10℃/min，在温度为300-600℃下，煅烧1-8h。
8.如权利要求1所述的应用，其特征在于，方法如下：于含有气态异丙醇的空间内加入介孔复合材料Fe3O4-Co3O4，在加热条件下高效降解气态污染物。
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| CN101579561A (zh) * | 2009-06-25 | 2009-11-18 | 中国科学院生态环境研究中心 | 在甲醛低室温催化氧化反应中应用纳米结构氧化钴催化剂的方法 |
| CN103191743A (zh) * | 2013-04-19 | 2013-07-10 | 重庆工商大学 | 用于空气中苯系物催化消除的Co基负载型催化剂及其制备方法 |
| CN106362788A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-01 | 重庆理工大学 | 用于有机废水处理的磁性介孔材料的制备方法 |
| CN108283928A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-07-17 | 齐齐哈尔大学 | 核壳结构Co3O4-CeO2@Fe3O4原位制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111330579A (zh) | 2020-06-26 |
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