CN112156764A - 一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112156764A CN112156764A CN202010967137.XA CN202010967137A CN112156764A CN 112156764 A CN112156764 A CN 112156764A CN 202010967137 A CN202010967137 A CN 202010967137A CN 112156764 A CN112156764 A CN 112156764A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene oxide
- organic bentonite
- bentonite
- modified graphene
- composite 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.)
- Pending
Links
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 58
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 19
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 25
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 19
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical class [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 68
- 229940092782 bentonite Drugs 0.000 claims abstract description 55
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- ONCZQWJXONKSMM-UHFFFAOYSA-N dialuminum;disodium;oxygen(2-);silicon(4+);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[Si+4].[Si+4].[Si+4].[Si+4] ONCZQWJXONKSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229940080314 sodium bentonite Drugs 0.000 claims abstract description 21
- 229910000280 sodium bentonite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 28
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 22
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 12
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 12
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 10
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 8
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 5
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- DCKVNWZUADLDEH-UHFFFAOYSA-N sec-butyl acetate Chemical compound CCC(C)OC(C)=O DCKVNWZUADLDEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 10
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 4
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000013329 compounding Methods 0.000 abstract description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 abstract 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 abstract 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 6
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 2
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- -1 TiO2 modified graphene Chemical class 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 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 1
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- 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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- 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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/16—Clays or other mineral silicates
-
- 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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/18—Carbon
-
- 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
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/0234—Nitrogen-, phosphorus-, arsenic- or antimony-containing compounds
- B01J31/0235—Nitrogen containing compounds
- B01J31/0239—Quaternary ammonium compounds
-
- 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
- C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
-
- 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
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料及其制备方法，其特征在于：（1）用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯，并配置成0.02~0.1g/mL的水溶液；（2）用十六烷基三甲基溴化铵作为改性剂改性钠基膨润土，制备有机膨润土；并配置成0.1~0.5g/ml的水溶液；（3）以十六烷基三甲基溴化铵为改性剂改性氧化石墨烯，并将其与有机膨润土复配，制备改性氧化石墨烯膨润土；（4）以钛酸丁酯为钛源，用溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛，并加入改性氧化石墨烯/有机膨润土，充分反应，对产物进行水洗、干燥、煅烧得复合材料。本发明优点：本制备方法简单，材料广泛、易得，有着优异的光催化性能，能够有效对对有机污染物物进行降解，同时具备重金属吸附的效果。
Description
技术领域
本发明属污水处理领域，涉及一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料及其制备方法。
背景技术
物质生活的日益丰富促使染料、颜料、纺织、印染工业的迅速发展，染料废水中含有大量的有机物质，存在色度高，难生物降解等特点，成为了污水处理的难点。随着环保意识的增强，环境污染和环境治理备受关，利用清洁能源治理环境污染问题成为近些年来人们关注的热点。
光催化以其室温温度反应可以直接利用太阳能光源驱动反应，被认为是解决日益严重的能源短缺和环境污染问题的有效途径。利用优质的光催化剂几乎所有的有机物在光催化下可以完全氧化位CO2、H2O等简单无机物等独特性能，能成为一种理想的环境物探治理技术和洁净能源生产技术。因此，探索一种具有优异光催化活性和良好循环性能的新型光催化剂对光催化技术的发展具有重要意义。
TiO2是被广泛应用的光催化剂；然而，单组分TiO2存在光生电子-空穴对复合效率高、可见光吸收能力不足等缺点，阻碍了其光催化性能的提高。对TiO2进行改性和复合能够很好的提高其光源的利用率，增强光催化效果。目前市场上大多利用贵金属对TiO2进行改性，以增强其光学性能，但贵金属资源稀缺，成本较高。
发明内容
本发明是为了解决废水中有机污染物处理用光催化剂制备工艺复杂、价格昂贵，成本高的问题，提供一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料，其特征在于由以下质量份数比的原料组成：纳米TiO2:改性氧化石墨烯: 有机膨润土的质量比为1:1~5:25。
进一步，所述纳米TiO2:改性氧化石墨烯: 有机膨润土的质量比为1:2~3:25
一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯，并将制备好的氧化石墨烯配置成0.02~0.1g/mL的水溶液；
（2）用十六烷基三甲基溴化铵作为改性剂改性钠基膨润土，制备有机膨润土：
按钠基膨润土：水的质量比=1:400~800，称量钠基膨润土和水置于容器中，恒温30℃~50℃下磁搅拌1~2h使钠基膨润土完全溶胀，然后按钠基膨润土：十六烷基三甲基溴化铵的质量比=8：1~2，称量十六烷基三甲基溴化铵加入容器中，加热至60℃~80℃，搅拌4h，待冷却后使用微孔滤膜过滤器抽滤，用去离子水洗涤沉淀得到滤饼，将滤饼在60~80℃烘干2~8小时，烘干后进行研磨使其分散；将研磨后的产品在 105℃活化1.5h~3h得到有机膨润土，将制备好的有机膨润土配置成0.1 ~0.5g/ml的水溶液；
（3）按十六烷基三甲基溴化铵：氧化石墨烯的质量比=1~3:1，称量十六烷基三甲基溴化铵和氧化石墨烯放置到容器中，混合均匀，加热至60~80℃，超声反应1~2h，然后按有机膨润土：氧化石墨烯的质量比=1~5：1称量有机膨润土，将其加入到氧化石墨烯的水溶液中，加热至60℃~80℃，超声分散1~4h，待冷却后用微孔滤膜过滤器抽滤，滤饼用去离子水洗涤沉淀后，在60~80℃干燥2~8h，制备得到改性氧化石墨烯有机膨润土；
（4）用溶胶凝胶法制备纳米TiO2：
以无水乙醇作太酸丁酯的溶剂，按照无水乙醇：钛酸丁酯的体积比=5:4~3进行称量置于容器中，向容器中加入1mol/L硝酸20~50mL抑制钛酸丁酯水解，匀速搅拌1~4h，得到TiO2溶胶；利用1mol/L的NaOH调节该溶胶的pH值至1.5,充分搅拌0.5~2h生成透明溶液；按纳米TiO2：改性氧化石墨烯膨润土的质量比=1:5~1，向得到的透明溶液中加入用去离子水充分浸润的改性氧化石墨烯膨润土，充分搅拌3~6h，用离心机离心去除上清液后，水洗沉淀物至上清液接近中性，沉淀物在50~70℃下烘干至完全干燥；充分研磨干燥物，然后在300~600℃惰性气体保护氛围中煅烧2~6h，即可制得一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料。
进一步，所述钠基膨润土：水的质量比=1:500~700。
进一步，所述钠基膨润土：水的质量比=1:550~650。
进一步，所述步骤（3）中加热温度为65~75℃。
本发明的优点：
本发明所述产品制备方法简单，原料廉价易得、来源广泛；以钠基膨润土改性制备的有机膨润土作为基底，有机膨润土具有比表面积大、吸附能力强等特点，有效的提高的对有机污染物的吸附作用；以原料充足，价格便宜的天然鳞片石墨为原料，采用化学法制备氧化石墨烯，并利用其在光学性能的优势，替代贵金属性能，提高TiO2的可见光利用率增强光催化性能，氧化石墨烯自身具有光催化作用，其优异的物理性能可以提升TiO2光催化剂的使用寿命。
本发明所述产品具有优异的光催化效果，能够有效的降解有机污染物，如：以罗丹明-B为目标降解物，与商品TiO2P25相比，可见光照30h，P25和纳米TiO2改性氧化石墨烯有机膨润土复合材料COD去除率分别为69.1%和87.2%；同时具有重金属吸附效果；能够很好的应用在印染业、纺织业等含有机污染物、有色颜料、重金属较多的废水处理中。
具体实施方式
一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料及其制备方法，具体实数步骤如下：
实施例1
（1）氧化石墨烯的制备（采用改进的 Hummers 方法制备）及改性，具体制备过程如下：
a.将3g 鳞片石墨和 18 g 高锰酸钾进行混合，混合均匀后，缓慢加入到由360 ml 浓硫酸和 40 ml 磷酸组成的混合液中，混合体系在60℃ 恒温加热搅拌12h，反应完成后，在50℃恒温超声12h，然后冷却至室温后加入500 ml 去离子水；
b.将30wt%的过氧化氢滴加到上述混合体系中，直到整个混合体系没有气泡放出；
c.将步骤b所述混合体系用1L去离子水通过真空抽滤洗涤，抽滤洗涤后再加入到 1L的去离子水中，搅拌均匀后，9000 rpm离心 6min 去除上清液，下层胶体收集起来并重新用去离子水稀释，如此反复水洗，直至混合液的PH 值为中性；
d. 将洗涤合格后的胶体（氧化石墨烯）配置成0.02g/mL的水溶液；
（2）有机膨润土的制备：
a.称量4.00g钠基膨润土置于容器中，向容器中加500mL去离子水，然后将容器在恒温30℃下磁搅拌1h，使其完全溶胀；
b.向容器中加入1g十六烷基三甲基溴化铵，将容器加热至60℃，200rpm/min搅拌4h，随后冷却至室温，用微孔滤膜过滤器抽滤，用1L去离子水洗涤沉淀，将滤饼在80℃烘干5h，将干燥后的滤饼进行充分研磨使其分散；随后在 105℃活化2h，得到有机改性膨润土；
（3）改性氧化石墨烯/有机膨润土的制备
a. 量取0.02g/ml的氧化石墨烯的水溶液10ml置于容器中，向容器中加入0.4g十六烷基三甲基溴化铵，将容器加热至60℃，超声反应2h，反应结束后向容器中加入4g有机膨润土，搅拌均匀；
b.将容器继续加热至60℃，超声分散2h，随后冷却至室温，用微孔滤膜过滤器抽滤，滤饼用500ml去离子水洗涤，即得改性氧化石墨烯/有机膨润土；
（4）纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土催化剂的制备：
a.向容器中加入10ml无水乙醇、8.5ml钛酸丁酯，充分搅拌20min后形成透明的淡黄色溶液（A）,将溶液（A）滴加到20ml 1mol/L的HNO3溶液中,在此过程中剧烈搅拌,搅拌1.5h后,生成透明的TiO2溶胶；
b.利用1mol/L的NaOH调节TiO2溶胶至pH为1.5,充分搅拌0.5h,生成透明的溶液（B）；
c.将2g改性氧化石墨烯/有机膨润土用40ml去离子水浸润5 min后,加入到溶液（B）中,充分搅拌，随后用高速离心机离心除去溶液（B）中的上清液，用水稀释沉淀，再次离心，反复清洗直至上清液的PH值为中性；
d.将所得沉淀在60℃下烘干1h（干燥炉）,将干燥后的沉淀碾细后置于400℃下焙烧4h（在氮气保护下），随后冷却至室温后,进一步研磨，碾碎成粉末，置于暗处备用。
实施例2
（1）氧化石墨烯的制备（采用改进的 Hummers 方法制备）及改性，具体制备过程如下：
a.将3g 鳞片石墨和 18 g 高锰酸钾进行混合，混合均匀后，缓慢加入到由360 ml 浓硫酸和 40 ml 磷酸组成的混合液中，混合体系在60℃ 恒温加热搅拌24h，反应完成后，在50℃恒温超声12h，然后冷却至室温后加入500 ml 去离子水；
b.将30wt%的过氧化氢滴加到上述混合体系中，直到整个混合体系没有气泡放出；
c.将步骤b所述混合体系用1L去离子水通过真空抽滤洗涤，抽滤洗涤后再加入到 1 L的去离子水中，搅拌均匀后，9000 rpm离心 10min 去除上清液，下层胶体收集起来并重新用去离子水稀释，如此反复水洗，直至混合液的 PH 值为中性；
d.将洗涤合格后的胶体（氧化石墨烯）配置成0.01g/mL的水溶液；
（2）有机膨润土的制备：
a.称量4.00g钠基膨润土置于容器中，向容器中加500mL去离子水，将容器在恒温30℃下磁搅拌1h，使钠基膨润土完全溶胀；
b.向容器中加入1g十六烷基三甲基溴化铵，将容器加热至60℃，200rpm/min搅拌4h，冷却至室温后，使用微孔滤膜过滤器抽滤，用1L去离子水洗涤沉淀，将滤饼在80℃烘干6h，将干燥后的滤饼进行充分研磨使其分散；随后在 105℃活化2h，得到有机改性膨润土；
（3）改性氧化石墨烯/有机膨润土的制备
a. 量取0.02g/ml的氧化石墨烯的水溶液 10ml置于容器中，想容器中加入0.4g十六烷基三甲基溴化铵，将容器加热至60℃，超声反应2h，反应结束后加入4g有机膨润土，搅拌均匀；
b. 将容器继续加热至60℃，超声分散2h，随后冷却至室温，用微孔滤膜过滤器抽滤，滤饼用500ml去离子水洗涤，即得改性氧化石墨烯/有机膨润土；
（4）纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土催化剂的制备：
a.向容器中加入24ml无水乙醇、20ml钛酸丁酯，充分搅拌20min后形成透明的淡黄色溶液（A）,将溶液（A）滴加到40ml 1mol/L的HNO3溶液中,在此过程中剧烈搅拌,搅拌2h后,生成透明的TiO2溶胶；
b.利用1mol/L的NaOH调节TiO2溶胶至pH为1.5,充分搅拌1h,生成透明的溶液（B）；
c.将5g改性氧化石墨烯/有机膨润土用60ml去离子水浸润10min后,加入到溶液（B）中,充分搅拌，随后用高速离心机离心除去溶液（B）中的上清液，用水稀释沉淀，再次离心，反复清洗直至上清液的PH值为中性；
d.将所得中性沉淀在80℃下烘干1h（干燥炉中）, 将干燥后的沉淀碾细后置于300℃下焙烧4h（在氮气保护下），随后冷却至室温后,进一步研磨，碾成粉末，置于暗处备用。
Claims (7)
1.一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料，其特征在于由以下质量份数比的原料组成：纳米TiO2:改性氧化石墨烯: 有机膨润土的质量比为1:1~5:25。
2.根据权利要求1所述一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料，其特征在于：纳米TiO2:改性氧化石墨烯: 有机膨润土的质量比为1:2~3:25。
3.一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯，并将制备好的氧化石墨烯配置成0.02~0.1g/mL的水溶液；
（2）用十六烷基三甲基溴化铵作为改性剂改性钠基膨润土，制备有机膨润土；将制备好的有机膨润土配置成0.1 ~0.5g/ml的水溶液；
（3）按十六烷基三甲基溴化铵：氧化石墨烯的质量比=1~3:1，称量十六烷基三甲基溴化铵和氧化石墨烯放置到容器中，混合均匀，加热至60~80℃，超声反应1~2h，然后按有机膨润土：氧化石墨烯的质量比=1~5：1称量有机膨润土，将其加入到氧化石墨烯的水溶液中，加热至60℃~80℃，超声分散1~4h，待冷却后用微孔滤膜过滤器抽滤，滤饼用去离子水洗涤沉淀后，在60~80℃干燥2~8h，制备得到改性氧化石墨烯有机膨润土；
（4）用溶胶凝胶法制备纳米TiO2：
以无水乙醇作太酸丁酯的溶剂，按照无水乙醇：钛酸丁酯的体积比=5:4~3进行配比，加入1mol/L硝酸20~50mL抑制钛酸丁酯水解，匀速搅拌1~4h，得到TiO2溶胶；利用1mol/L的NaOH调节该溶胶的pH值至1.5，充分搅拌0.5~2h生成透明溶液；按纳米TiO2：改性氧化石墨烯膨润土的质量比=1:5~1，向透明溶液中加入用去离子水充分浸润的改性氧化石墨烯膨润土，充分搅拌3~6h，用离心机离心去除上清液后，水洗沉淀物至上清液接近中性，沉淀物在50~70℃下烘干、研磨，然后在300~600℃惰性气体保护氛围中煅烧2~6h，即可制得一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料。
4.根据权利要求3所述一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）制备有机膨润土的方法如下：
按钠基膨润土：水的质量比=1:400~800，称量钠基膨润土和水置于容器中，恒温30℃~50℃下磁搅拌1~2h，然后按钠基膨润土：十六烷基三甲基溴化铵的质量比=8：1~2，称量十六烷基三甲基溴化铵加入容器中，加热至60℃~80℃，搅拌4h，待冷却后使用微孔滤膜过滤器抽滤，用去离子水洗涤沉淀得到滤饼，将滤饼在60~80℃烘干2~8小时，烘干后进行研磨；将研磨后的产品在 105℃活化1.5h~3h得到有机膨润土。
5.根据权利要求4所述一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料的制备方法，其特征在于：所述钠基膨润土：水的质量比=1:500~700。
6.根据权利要求4所述一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料的制备方法，其特征在于：所述钠基膨润土：水的质量比=1:550~650。
7.根据权利要求3或4所述一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中加热温度为65~75℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010967137.XA CN112156764A (zh) | 2020-09-15 | 2020-09-15 | 一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010967137.XA CN112156764A (zh) | 2020-09-15 | 2020-09-15 | 一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112156764A true CN112156764A (zh) | 2021-01-01 |
Family
ID=73857550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010967137.XA Pending CN112156764A (zh) | 2020-09-15 | 2020-09-15 | 一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112156764A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113385164A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-14 | 青岛瑞利特新材料科技有限公司 | 一种除甲醛的石墨烯纳米复合凝胶及其制备工艺 |
| CN113683831A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-23 | 安徽瑞琦塑胶科技有限公司 | 一种阻燃聚乙烯母粒及其制备方法 |
| CN117024166A (zh) * | 2023-08-21 | 2023-11-10 | 湖北东南佳特碳新材料有限公司 | 一种碳-碳复合材料受电弓滑板及其制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102350331A (zh) * | 2011-08-22 | 2012-02-15 | 浙江工业大学 | 超声-水热耦合制备TiO2纳米管的方法 |
| CN102437321A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-05-02 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 石墨烯-TiO2(B)纳米管复合材料及其制备方法 |
| CN104437359A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-03-25 | 西华师范大学 | 用于废水处理的复合膨润土的制备方法及应用 |
| CN104772113A (zh) * | 2015-03-11 | 2015-07-15 | 华南理工大学 | 一种石墨烯/蒙脱石纳米复合材料及其制备方法与应用 |
| CN105289506A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-02-03 | 兰州交通大学 | 一种多元改性膨润土吸附材料及其制备方法 |
| CN105921140A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-09-07 | 江苏城工建设科技有限公司 | 一种银修饰的TiO2/石墨烯/膨润土复合材料及其制备方法 |
| CN107519856A (zh) * | 2017-09-14 | 2017-12-29 | 辽宁兰晶科技有限公司 | 一种还原氧化石墨烯／TiO2复合光催化材料的制备及应用 |
| CN109794222A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-05-24 | 广西大学 | 一种有机修饰磁性膨润土及其制备方法和应用 |
-
2020
- 2020-09-15 CN CN202010967137.XA patent/CN112156764A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102350331A (zh) * | 2011-08-22 | 2012-02-15 | 浙江工业大学 | 超声-水热耦合制备TiO2纳米管的方法 |
| CN102437321A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-05-02 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 石墨烯-TiO2(B)纳米管复合材料及其制备方法 |
| CN104437359A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-03-25 | 西华师范大学 | 用于废水处理的复合膨润土的制备方法及应用 |
| CN104772113A (zh) * | 2015-03-11 | 2015-07-15 | 华南理工大学 | 一种石墨烯/蒙脱石纳米复合材料及其制备方法与应用 |
| CN105289506A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-02-03 | 兰州交通大学 | 一种多元改性膨润土吸附材料及其制备方法 |
| CN105921140A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-09-07 | 江苏城工建设科技有限公司 | 一种银修饰的TiO2/石墨烯/膨润土复合材料及其制备方法 |
| CN107519856A (zh) * | 2017-09-14 | 2017-12-29 | 辽宁兰晶科技有限公司 | 一种还原氧化石墨烯／TiO2复合光催化材料的制备及应用 |
| CN109794222A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-05-24 | 广西大学 | 一种有机修饰磁性膨润土及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 于丰阁: "TiO2有机膨润土复合光催化材料处理TNT废水的实验研究", 《科技资讯》 * |
| 张亚飞: "氧化石墨烯制备方法的优化改进" * |
| 朱鹏飞等: "TiO2/膨润土光催化剂的性能及表征", 《西南民族大学学报(自然科学版)》 * |
| 王国建: "《高分子现代合成方法与技术》", 31 July 2013 * |
| 薛妮: "复合改性膨润土的吸附及光催化性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113385164A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-14 | 青岛瑞利特新材料科技有限公司 | 一种除甲醛的石墨烯纳米复合凝胶及其制备工艺 |
| CN113683831A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-23 | 安徽瑞琦塑胶科技有限公司 | 一种阻燃聚乙烯母粒及其制备方法 |
| CN117024166A (zh) * | 2023-08-21 | 2023-11-10 | 湖北东南佳特碳新材料有限公司 | 一种碳-碳复合材料受电弓滑板及其制备方法 |
| CN117024166B (zh) * | 2023-08-21 | 2024-04-09 | 湖北东南佳特碳新材料有限公司 | 一种碳-碳复合材料受电弓滑板及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112156764A (zh) | 一种纳米TiO2/改性氧化石墨烯/有机膨润土复合材料及其制备方法 | |
| CN108855011B (zh) | 具有吸附-可见光催化降解协同作用的复合材料及其用途 | |
| CN109675581B (zh) | 铁锰双金属氧化物改性生物炭光芬顿复合材料及其制备方法 | |
| CN102389837B (zh) | 磁性聚吡咯/二氧化钛/粘土纳米复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN109331799B (zh) | 一种粉煤灰负载二氧化钛光催化材料及其制备方法 | |
| CN102921435A (zh) | 一种磁性Fe3O4/SiO2/TiO2/量子点复合纳米光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN103464122B (zh) | 一种石墨烯/壳聚糖吸附树脂的制备方法 | |
| CN110227461B (zh) | 一种具有磁性的非均相光合Fenton催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN110756163A (zh) | 一种纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN108499582A (zh) | 一种复合光催化剂的制备方法 | |
| CN108079993B (zh) | 氧化亚铁/氧化亚铜纳米复合材料的制备方法 | |
| CN108246334A (zh) | 一种功能化三元复合光催化材料及其制备方法与用途 | |
| Chen et al. | A Facile One-Pot Synthesis of Biomimetic Photocatalyst Zn (II)-Porphyrin-Sensitized 3D TiO 2 Hollow Nanoboxes and Synergistically Enhanced Visible-Light Degradation | |
| CN112142097B (zh) | 三水合锡酸镉及其制备方法和应用 | |
| CN111974404A (zh) | 光助BiFe1-xCuxO3活化过一硫酸盐处理水体残留环丙沙星的方法 | |
| CN110606539A (zh) | 一种污泥资源化利用处理有机废水的方法 | |
| CN111298792A (zh) | 一种Fe掺杂TiO2/硅藻土复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN115301225A (zh) | 一种中空微球结构的铋/二氧化钛光催化降解材料的制备方法及其应用 | |
| CN115155592A (zh) | 一种高效活化过硫酸盐的钴酸铁/煤矸石催化剂的制备方法及应用 | |
| CN115069278A (zh) | 一种含锂废水处理光催化材料及制备和应用方法 | |
| CN113318768B (zh) | 一种复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN107511144A (zh) | 一步溶剂热制备纳米颗粒/楠竹纤维复合材料 | |
| CN108940349B (zh) | 利用铬酸银/硫掺氮化碳z型光催化剂去除染料污染物的方法 | |
| CN111821967B (zh) | 一种异质结二氧化钛复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN108479812A (zh) | 一种AgInS2/Bi2WO6异质结纳米片的制备方法和应用 |
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 |
Application publication date: 20210101 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |