CN116272941A - 一种石墨烯基水凝胶球催化材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种石墨烯基水凝胶球催化材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116272941A CN116272941A CN202310288890.XA CN202310288890A CN116272941A CN 116272941 A CN116272941 A CN 116272941A CN 202310288890 A CN202310288890 A CN 202310288890A CN 116272941 A CN116272941 A CN 116272941A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- solution
- catalyst
- catalytic material
- based hydrogel
- 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
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 69
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 69
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 72
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 34
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 34
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 23
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 13
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- UKVHQGHRJIEIML-UHFFFAOYSA-L calcium boric acid dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2].OB(O)O UKVHQGHRJIEIML-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 56
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 53
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 53
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 25
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 16
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 15
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 239000010775 animal oil Substances 0.000 claims description 3
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 3
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 claims description 3
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 claims description 3
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 claims 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 27
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 20
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 19
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 19
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 7
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 5
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 4
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 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
- 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
- B01J31/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
-
- 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
- B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
- B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
-
- 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
-
- 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
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种石墨烯基水凝胶球催化材料及其制备方法和应用,将氧化石墨烯/石墨烯‑催化剂溶液加入到海藻酸钠PVA溶液中,得到前驱体溶液;将前驱体溶液逐滴加入到氯化钙硼酸溶液中,待其成形后移至硫酸钠溶液中,得到含催化剂水凝胶球。本发明应用于光催化降解有机物,解决现有催化剂降解效率低,不易回收,体系抗干扰能力差的问题,具有增加体系抗干扰能力、提升催化剂对可见光的吸收能力、增加催化剂回收利用的特点。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域,特别是涉及一种石墨烯基水凝胶球催化材料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来,环境污染问题引起了全世界的广泛关注。光催化剂在降解有机污染物方面具有潜在的应用前景。二氧化钛作为一种公认的催化活性高、稳定性强、对环境无二次污染的催化剂,被广泛研究。尤其是近年来,随着可见光响应的研究热潮的到来,对二氧化钛的掺杂、改性从而降低催化剂材料的禁带宽度,达到可见光响应的研究越来越多,效果也逐渐明显。但是抑制催化剂材料的广泛应用的重要因素除了催化材料自身的特性外,催化剂的回收也是日常使用中亟需解决的问题。因此,有必要在不明显降低催化剂材料催化性能的前提下,对其进行物理固定,从而达到催化材料的回收再使用的目的。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种石墨烯基水凝胶球催化材料及其制备方法和应用,本发明利用常规水凝胶为基材,通过简单的混合、成型、固化的方法,得到含催化剂的水凝胶。
本发明的构思为常见的光催化材料TiO2,在实际使用的过程中存在可见光不响应、催化材料不易回收等问题,需要对二氧化钛进行复合、固定形成具有可见光响应的大颗粒催化材料。石墨烯具有高比表面积、表面可改性等特点。氧化石墨烯(GO)有着丰富的含氧官能团(羟基、环氧基和羧基)使其能在水中稳定分散,并且其存在着的大量的大π键能使其与部分还原的石墨烯结合,形成稳定分散体。因此,在设计的含有催化剂的水凝胶材料中将氧化石墨烯、石墨烯-氧化钛复合催化剂先进行稳定分散,再与水凝胶材料—PVA和海藻酸钠复合形成具有可见光响应、均匀分散、稳定的水凝胶催化剂。并且该制备方法安全简单、工艺绿色环保、成本低廉。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种石墨烯基水凝胶球催化材料,是通过将氧化石墨烯/石墨烯-催化剂溶液加入到海藻酸钠聚乙烯醇(PVA)溶液中,得到前驱体溶液;将前驱体溶液逐滴加入到氯化钙硼酸溶液中,待球状凝胶成形后移至硫酸钠溶液中,得到含催化剂水凝胶球。
所述的石墨烯基水凝胶球催化材料的制备方法,具体制作步骤为:
(1)制作前驱体溶液:将聚乙烯醇海藻酸钠溶液与含有氧化石墨烯、石墨烯-氧化钛复合催化剂的混合液混合得到前驱体溶液;
(2)制备球状凝胶:将前驱体溶液滴加进氯化钙硼酸溶液中,反应得到球状凝胶;
(3);制备石墨烯基水凝胶球催化材料:将球状凝胶加入硫酸钠溶液中反应充分后,取出洗净得到石墨烯基水凝胶球催化材料。
所述聚乙烯醇海藻酸钠溶液中,聚乙烯醇的浓度为3~15%(w/v),海藻酸钠与聚乙烯醇的质量比为1:4~15。
氧化石墨烯、石墨烯-氧化钛复合催化剂和聚乙烯醇的质量比为1:5~40:40~80。
所述氯化钙硼酸溶液中氯化钙的浓度为20g/L,硼酸的浓度为30g/L。
所述硫酸钠溶液的浓度为1M。
所述的石墨烯基水凝胶球催化材料在针对水中有机污染物的降解治理中的应用。
将所述的石墨烯基水凝胶催化材料置于光降解装置中,直接倒入含有机污染物的废水中进行处理。
所述有机污染物为染料、动植物油、抗生素中的一种或者多种,质量浓度为0-100mg/L不等于0。
有益效果:
(1)本发明中,以PVA和海藻酸钠作为凝胶基材,取材广泛,成本低廉;
(2)本发明混合、成型、固化的方法操作简单,可以节省操作步骤和时间,是一种绿色、环保的合成方法;
(3)本发明所述的含催化剂的水凝胶材料对多种有机污染物的废水均具有良好的分解效率(≥90%)。含催化剂的水凝胶材料有望应用于污水治理领域,具有广泛的实际应用价值与工业生产前景
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为实施例一中石墨烯基水凝胶球催化材料的制备流程示意图;
图2为实施例一中石墨烯基水凝胶球催化材料的光学照片及扫描电镜照片。
图3为实施例一中石墨烯基水凝胶球催化材料在可见光下对废水的降解效果。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,对本发明进一步详细描述。以下具体实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
一种含催化剂的水凝胶球的制备方法,包括如下步骤:
(1)称取一定量聚乙烯醇(PVA)加入到1L的水中,94℃的条件下进行加热搅拌,直至完全溶解,冷却至室温,得到PVA溶液;
(2)称取一定量的海藻酸钠,加入到上述PVA溶液中,室温下搅拌直至完全溶液,得到混合溶液A;
(3)称取一定量的氧化石墨烯、石墨烯-氧化钛复合催化剂超声(2h)分散后,加入到上述混合溶液A中,搅拌均匀形成混合液B;
(4)称取一定量的无水氯化钙和硼酸加入到1L的水中,室温下搅拌直至完全溶液,得到混合溶液C;
(5)称取一定量的亚硫酸钠加入到1L的水中,室温下搅拌直至完全溶液,得到溶液D;
(6)将混合溶液A用泵滴加至混合溶液C中,并温和搅拌20min(搅拌速度不高于600rpm),取出;
(7)将得到的球状凝胶放入到溶液D中,继续温和搅拌2h后,取出用清水清洗3次左右。得到含有催化剂的水凝胶球。
优选的,所述的一种含催化剂水凝胶球的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述PVA和去离子水的质量比为7:100。
优选的,所述的含催化剂水凝胶球的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述海藻酸钠和去离子水的质量比为1:100。
优选的,所述的含催化剂水凝胶球的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述氧化石墨烯、石墨烯-氧化钛复合催化剂和PVA的质量比为1:20:40。
优选的,所述的含催化剂水凝胶球的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述无水氯化钙和硼酸和去离子水的质量比为2:3:100。
优选的,所述的含催化剂水凝胶球的制备方法,其特征在于,步骤(5)所述硫酸钠和去离子水的质量比为3:20。
本发明目的之二在于一种如上所述方法制备的含有催化剂的水凝胶。
本发明目的之三在于一种如上所述的含有催化剂的水凝胶的应用,应用于水中有机污染物的降解,包括如下步骤:
选择含有有机污染物的废水,其中有机污染物为染料、抗生素、动植物油、小分子有机物等中的一种或者多种,质量浓度为0-100mg/L。将含催化剂水凝胶球置于在光降解装置中,直接倒入含有机污染物的水。通过紫外-可见分光光度计测定滤液有机物含量和降解效率。
实施例一:
参照图1,一种石墨烯基水凝胶球催化材料的制备方法,包括以下几个步骤:
1.将PVA在94℃的温度下搅拌溶解于去离子水中,形成10%(w/v)的PVA水溶液;
2.称取一定量的海藻酸钠溶解于上述PVA水溶液中,形成混合溶液A,海藻酸钠与PVA的质量比为1:10。
3.称取一定量的氧化石墨烯、石墨烯-氧化钛(龙梅,丛野,李轩科等.部分还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的水热合成及其光催化活性[J].物理化学学报,2013,29(06):1344-1350.)复合催化剂超声分散于去离子水中形成混合溶液B,氧化石墨烯与催化剂的质量比为1:20。
4.将混合溶液A和B混合,添加一定量的去离子水,搅拌均匀后形成前驱体分散液,此时氧化石墨烯、复合催化剂、海藻酸钠、PVA之间的质量比为1:20:5:50,PVA的浓度为7%(w/v)。
5.称取一定量的无水氯化钙、硼酸配制成20g/L、30g/L的混合溶液C;称取一定量的硫酸钠配制成1M的溶液D。
6.将前驱体溶液滴加至混合溶液C中,轻轻搅拌20min后取出放置于溶液D中继续搅拌2h,取出洗净后即可形成含有催化剂的水凝胶球。
7.图2为本实施例中含有催化剂的水凝胶球的光学照片和扫描电镜图片,可以看出催化剂均匀地分散在了三维凝胶球内部,并形成了特殊的大孔结构,为水净化提供了大孔径通道,提升了吸附特性。
8.图3为本实例中含有催化剂的水凝胶球对废水光催化降解前后的对比图。从图中可以看出,说明了石墨烯与氧化钛的复合极大地提升了可见光的利用效率,在可见光的条件下就能产生对原始废水中的有机污染物进行降解。
实施例二:
参照图1,一种石墨烯基水凝胶球催化材料的制备方法,包括以下几个步骤:
1.将PVA在94℃的温度下搅拌溶解于去离子水中,形成8%(w/v)的PVA水溶液;
2.称取一定量的海藻酸钠溶解于上述PVA水溶液中,形成混合溶液A,海藻酸钠与PVA的质量比为1:5。
3.称取一定量的氧化石墨烯、石墨烯-氧化钛复合催化剂超声分散于去离子水中形成混合溶液B,氧化石墨烯与催化剂的质量比为1:10。
4.将混合溶液A和B混合,添加一定量的去离子水,搅拌均匀后形成前驱体分散液,此时,氧化石墨烯、复合催化剂、海藻酸钠、PVA之间的质量比为1:10:10:50,PVA的浓度为8%(w/v)。
5.称取一定量的无水氯化钙、硼酸配制成20g/L、30g/L的混合溶液C;称取一定量的硫酸钠配制成1M的溶液D。
6.将前驱体溶液滴加至混合溶液C中,轻轻搅拌20min后取出放置于溶液D中继续搅拌2h,取出洗净后即可形成含有催化剂的水凝胶球。
7.图2为本实施例中含有催化剂的水凝胶球的光学照片和扫描电镜图片,可以看出催化剂均匀地分散在了三维凝胶球内部,并形成了特殊的大孔结构,为水净化提供了大孔径通道,提升了吸附特性。
8.图3为本实例中含有催化剂的水凝胶球对废水光催化降解前后的对比图。从图中可以看出,说明了石墨烯与氧化钛的复合极大地提升了可见光的利用效率,在可见光的条件下就能产生对原始废水中的有机污染物进行降解。
实施例三:
参照图1,一种石墨烯基水凝胶球催化材料的制备方法,包括以下几个步骤:
1.将PVA在94℃的温度下搅拌溶解于去离子水中,形成8%(w/v)的PVA水溶液;
2.称取一定量的海藻酸钠溶解于上述PVA水溶液中,形成混合溶液A,海藻酸钠与PVA的质量比为1:5。
3.称取一定量的TiO2(阿拉丁试剂(上海)有限公司)超声分散于去离子水中形成混合溶液B。
4.将混合溶液A和B混合,添加一定量的去离子水,搅拌均匀后形成前驱体分散液,此时,TiO2、海藻酸钠、PVA之间的质量比为10:10:50,PVA的浓度为8%(w/v)。
5.称取一定量的无水氯化钙、硼酸配制成20g/L、30g/L的混合溶液C;称取一定量的硫酸钠配制成1M的溶液D。
6.将前驱体溶液滴加至混合溶液C中,轻轻搅拌20min后取出放置于溶液D中继续搅拌2h,取出洗净后即可形成含有催化剂的水凝胶球。
7.图3为本实例中含有催化剂的水凝胶球对废水光催化降解前后的对比图。从图中可以看出,说明了石墨烯与氧化钛的复合极大地提升了可见光的利用效率,在可见光的条件下就能产生对原始废水中的有机污染物进行降解
实施例四:
参照图1,一种石墨烯基水凝胶球催化材料的制备方法,包括以下几个步骤:
1.将PVA在94℃的温度下搅拌溶解于去离子水中,形成10%(w/v)的PVA水溶液;
2.称取一定量的海藻酸钠溶解于上述PVA水溶液中,形成混合溶液A,海藻酸钠与PVA的质量比为1:10。
3.称取一定量的氧化石墨烯、石墨烯-氧化钛复合催化剂超声分散于去离子水中形成混合溶液B,氧化石墨烯与催化剂的质量比为1:5。
4.将混合溶液A和B混合,添加一定量的去离子水,搅拌均匀后形成前驱体分散液,此时,氧化石墨烯、复合催化剂、海藻酸钠、PVA之间的质量比为1:5:10:50,PVA的浓度为8%(w/v)。
5.称取一定量的无水氯化钙、硼酸配制成20g/L、30g/L的混合溶液C;称取一定量的硫酸钠配制成1M的溶液D。
6.将前驱体溶液滴加至混合溶液C中,轻轻搅拌20min后取出放置于溶液D中继续搅拌2h,取出洗净后即可形成含有催化剂的水凝胶球。
7.图2为本实施例中含有催化剂的水凝胶球的光学照片和扫描电镜图片,可以看出催化剂均匀地分散在了三维凝胶球内部,并形成了特殊的大孔结构,为水净化提供了大孔径通道,提升了吸附特性。
8.图3为本实例中含有催化剂的水凝胶球对废水光催化降解前后的对比图。从图中可以看出,说明了石墨烯与氧化钛的复合极大地提升了可见光的利用效率,在可见光的条件下就能产生对原始废水中的有机污染物进行降解。
实施例五:
参照图1,一种石墨烯基水凝胶球催化材料的制备方法,包括以下几个步骤:
1.将PVA在94℃的温度下搅拌溶解于去离子水中,形成10%(w/v)的PVA水溶液;
2.称取一定量的海藻酸钠溶解于上述PVA水溶液中,形成混合溶液A,海藻酸钠与PVA的质量比为1:5。
3.称取一定量的氧化石墨烯、石墨烯-氧化钛复合催化剂超声分散于去离子水中形成混合溶液B,氧化石墨烯与催化剂的质量比为1:10。
4.将混合溶液A和B混合,添加一定量的去离子水,搅拌均匀后形成前驱体分散液,此时,氧化石墨烯、复合催化剂、海藻酸钠、PVA之间的质量比为1:10:5:25,PVA的浓度为8%(w/v)。
5.称取一定量的无水氯化钙、硼酸配制成20g/L、30g/L的混合溶液C;称取一定量的硫酸钠配制成1M的溶液D。
6.将前驱体溶液滴加至混合溶液C中,轻轻搅拌20min后取出放置于溶液D中继续搅拌2h,取出洗净后即可形成含有催化剂的水凝胶球。
7.图2为本实施例中含有催化剂的水凝胶球的光学照片和扫描电镜图片,可以看出催化剂均匀地分散在了三维凝胶球内部,并形成了特殊的大孔结构,为水净化提供了大孔径通道,提升了吸附特性。
8.图3为本实例中含有催化剂的水凝胶球对废水光催化降解前后的对比图。从图中可以看出,说明了石墨烯与氧化钛的复合极大地提升了可见光的利用效率,在可见光的条件下就能产生对原始废水中的有机污染物进行降解。
Claims (9)
1.一种石墨烯基水凝胶球催化材料,其特征在于,是通过将氧化石墨烯/石墨烯-催化剂溶液加入到海藻酸钠聚乙烯醇(PVA)溶液中,得到前驱体溶液;将前驱体溶液逐滴加入到氯化钙硼酸溶液中,待球状凝胶成形后移至硫酸钠溶液中,得到含催化剂水凝胶球。
2.权利要求1所述的石墨烯基水凝胶球催化材料的制备方法,其特征在于,具体制作步骤为:
(1)制作前驱体溶液:将聚乙烯醇海藻酸钠溶液与含有氧化石墨烯、石墨烯-氧化钛复合催化剂的混合液混合得到前驱体溶液;
(2)制备球状凝胶:将前驱体溶液滴加进氯化钙硼酸溶液中,反应得到球状凝胶;
(3);制备石墨烯基水凝胶球催化材料:将球状凝胶加入硫酸钠溶液中反应充分后,取出洗净得到石墨烯基水凝胶球催化材料。
3.如权利要求2所述的石墨烯基水凝胶球催化材料的制备方法,其特征在于,所述聚乙烯醇海藻酸钠溶液中,聚乙烯醇的浓度为3~15%(w/v),海藻酸钠与聚乙烯醇的质量比为1:4~15。
4.如权利要求2所述的石墨烯基水凝胶球催化材料的制备方法,其特征在于,氧化石墨烯、石墨烯-氧化钛复合催化剂和聚乙烯醇的质量比为1:5~40:40~80。
5.如权利要求2所述的石墨烯基水凝胶球催化材料的制备方法,其特征在于,所述氯化钙硼酸溶液中氯化钙的浓度为20g/L,硼酸的浓度为30g/L。
6.如权利要求2所述的石墨烯基水凝胶球催化材料的制备方法,其特征在于,所述硫酸钠溶液的浓度为1M。
7.权利要求1所述的石墨烯基水凝胶球催化材料在针对水中有机污染物的降解治理中的应用。
8.权利要求6所述的应用,其特征在于,将所述的石墨烯基水凝胶催化材料置于光降解装置中,直接倒入含有机污染物的废水中进行处理。
9.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,所述有机污染物为染料、动植物油、抗生素中的一种或者多种,质量浓度为0-100mg/L不等于0。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310288890.XA CN116272941A (zh) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | 一种石墨烯基水凝胶球催化材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310288890.XA CN116272941A (zh) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | 一种石墨烯基水凝胶球催化材料及其制备方法和应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116272941A true CN116272941A (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=86797538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310288890.XA Pending CN116272941A (zh) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | 一种石墨烯基水凝胶球催化材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116272941A (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016037565A1 (zh) * | 2014-09-11 | 2016-03-17 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 石墨烯水凝胶、气凝胶、其制备方法及应用 |
CN105749970A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-13 | 青岛大学 | 一种海藻酸钙-石墨烯-纳米金复合物水凝胶催化剂的制备方法 |
CN105833851A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-10 | 同济大学 | 官能团修饰海藻酸盐-石墨烯双网络纳米复合凝胶球的制备方法 |
CN106179277A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 武汉大学 | 巯基化氧化石墨烯/聚乙烯醇大孔复合球吸附剂及其制备方法和应用 |
CN107552020A (zh) * | 2017-09-18 | 2018-01-09 | 同济大学 | 合成掺杂碳纳米材料的聚乙烯醇/海藻酸钠凝胶球吸附剂的方法 |
WO2018010575A1 (zh) * | 2016-07-11 | 2018-01-18 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 石墨烯复合聚乙烯醇母粒以及石墨烯复合聚乙烯醇纤维及其制备方法与应用 |
CN109012618A (zh) * | 2018-09-12 | 2018-12-18 | 宝泰隆新材料股份有限公司北京分公司 | 一种氧化石墨烯/海藻酸钠凝胶球的制备方法和应用 |
CN112246233A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-22 | 程龙 | 一种go/pva复合水凝胶的制备方法 |
-
2023
- 2023-03-23 CN CN202310288890.XA patent/CN116272941A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016037565A1 (zh) * | 2014-09-11 | 2016-03-17 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 石墨烯水凝胶、气凝胶、其制备方法及应用 |
CN105749970A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-13 | 青岛大学 | 一种海藻酸钙-石墨烯-纳米金复合物水凝胶催化剂的制备方法 |
CN105833851A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-10 | 同济大学 | 官能团修饰海藻酸盐-石墨烯双网络纳米复合凝胶球的制备方法 |
WO2018010575A1 (zh) * | 2016-07-11 | 2018-01-18 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 石墨烯复合聚乙烯醇母粒以及石墨烯复合聚乙烯醇纤维及其制备方法与应用 |
CN106179277A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 武汉大学 | 巯基化氧化石墨烯/聚乙烯醇大孔复合球吸附剂及其制备方法和应用 |
CN107552020A (zh) * | 2017-09-18 | 2018-01-09 | 同济大学 | 合成掺杂碳纳米材料的聚乙烯醇/海藻酸钠凝胶球吸附剂的方法 |
CN109012618A (zh) * | 2018-09-12 | 2018-12-18 | 宝泰隆新材料股份有限公司北京分公司 | 一种氧化石墨烯/海藻酸钠凝胶球的制备方法和应用 |
CN112246233A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-22 | 程龙 | 一种go/pva复合水凝胶的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110743541B (zh) | 铑掺杂钛酸锶反蛋白石材料及其制备方法与其在压电协同光催化去除有机污染物中的应用 | |
CN100551522C (zh) | 弱酸条件下水热法制备介孔二氧化钛光催化剂的方法 | |
CN107376851A (zh) | 一种部分硫化金属有机框架复合材料的制备方法及其应用 | |
CN102030371B (zh) | 一种高长径比的二氧化锰纳米线的制备方法 | |
CN108273564A (zh) | 一种复合可见光光催化剂Ag2CO3/TiO2/UiO-66-(COOH)2的制备方法及其应用 | |
CN112108141A (zh) | 一种氧化锌微米棒压电催化剂及其制备方法与应用 | |
CN106694026A (zh) | 一种核壳型氧化亚铜光催化剂的制备方法 | |
CN113368883A (zh) | 一种0D/3D Fe2O3 QDs/g-C3N4杂化光芬顿催化剂的制备方法 | |
CN108554458B (zh) | 钒酸铋复合光催化剂及其制备方法 | |
CN110950421A (zh) | 一种高比表面积的MgO微米球及其制备方法和应用 | |
CN116272941A (zh) | 一种石墨烯基水凝胶球催化材料及其制备方法和应用 | |
CN114762826A (zh) | 高指数晶面Cu2O光催化剂的制备方法及其应用 | |
CN108031464A (zh) | 一种溶胶凝胶制备Bi2MoO6/埃洛石复合光催化材料的方法 | |
CN110026170B (zh) | 一种光催化降解罗丹明B的TiO2光催化剂及其制备方法 | |
CN111111683A (zh) | 一种复合光催化剂及其制备方法 | |
CN116637630A (zh) | 磺酸改性活性焦负载纳米金团簇双调控复合材料及其制备方法和应用 | |
CN114471707B (zh) | 含催化剂水凝胶球、其制备方法及其在光催化处理有机污染物方面的应用 | |
CN109647367A (zh) | 大尺寸高光催化活性二氧化钛微球及其制备方法 | |
CN109046290A (zh) | 粉煤灰基树脂吸附剂的制备及应用 | |
CN114653358A (zh) | Bi3.25La0.75Ti3O12纳米线在降解废水中二氯苯酚的应用 | |
CN113893841A (zh) | 用于压电催化降解水中微量有机污染物的钛酸钡纳米材料及其制备和应用 | |
CN113398880A (zh) | 一种对染料分子具有吸附和催化降解功能的碳基复合微球的制备方法 | |
CN113559856A (zh) | 一种钛酸钡/碘酸银异质结光催化剂的制备方法 | |
CN111744467A (zh) | 一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法及其应用 | |
CN113797910A (zh) | 一种含缺陷的纳米微球状钙钛矿催化剂及其制备方法和应用 |
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 |