CN117019092A - 一种介孔复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种介孔复合材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将稀土金属盐、介孔材料和溶剂混合，搅拌后固液分离得到固体混合物；(2)将所述固体混合物与磷酸源溶液混合，反应后得到所述介孔复合材料。本发明所述介孔复合材料具有吸附效率高、选择性强且制备方法环保的优点，可广泛用于含铅废水的处理。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种介孔复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
环境中铅的来源主要有自然源和人为源，一般情况下火山爆发、岩石风化等自然因素引起的铅释放的含量比较低，而由铅蓄电池制造业、冶金业等相关产业产生的“三废”以及农业施肥、污水灌溉等人类活动是导致水环境中铅含量存在超标风险的主要原因。水中的铅可以通过多种途径进入体内并在人体内蓄积，对人体具有较大的毒害性。铅是一种高毒物质，一旦进入体内，便会随着血液循环进入脑组织，损伤小脑和大脑皮质细胞，干扰人体代谢活动并引起末梢神经炎，造成血流淤滞、血管痉挛，进而导致脑贫血和脑水肿。过量的铅还会对心脏、肝脏等产生毒性作用。
治理含铅废水主要通过以下两种途径：(一)通过物理、化学或生物的方法将废水中的铅固定下来，降低铅在水体中的迁移性和生物有效性，减小对环境生物体的危害；(二)通过特定的手段，将废水中的铅分离出去，减小铅在水体中的含量。因此，含铅废水的处理方法主要有沉淀法、离子交换法、生物法、膜法和吸附法等。化学沉淀法除铅技术应用普遍，但会产生废渣，造成二次污染，效率也不高；离子交换法和膜分离法处理量不大，更适合组成单一的废水处理，同时其成本高，常用于高附加值的处理中；生物法目前尚处在起步阶段。吸附法去除水体中的铅由于具有操作简单、吸附材料来源广泛、去除效果好、对环境不产生或很少产生二次污染等优势而备受人们关注。吸附容量是评价吸附剂性能最关键指标之一，但现有技术中的吸附材料对铅的吸附容量较低，因此对吸附材料吸附容量提升的研究很有必要。
CN114307971A公开了一种用于吸附铅离子的功能化氧化石墨烯的制备方法，该方法首先利用硅烷偶联剂的氨基与有机化合物的活性羰基在均相条件下发生席夫碱反应，然后将反应产物与氧化石墨烯表面的羟基发生硅烷化反应,得到铅离子吸附剂。该吸附剂的制备方法避免了传统修饰氧化石墨烯过程中，有机官能团在氧化石墨烯表面嫁接效率低的问题，提高铅的吸附容量。但是，氧化石墨烯材料成本高，制备流程难以工业化。
CN101543767公开了一种利用硫酸铝对天然高岭土进行改性制备铅离子吸附剂的方法，所述方法包括以下步骤：称取天然高岭土，经初步研磨成粉末状后，按照天然高岭土∶硫酸铝为10∶1.8～3.2的重量比例，加入的硫酸铝，充分混合后，再加入蒸馏水并搅拌均匀使其成糊状混合物；将该糊状混合物静置20～30min后，置于恒温烘箱中逐渐升温至85～110℃，保温1h；而后移入马弗炉中，逐渐升温至245℃～285℃进行焙烧改性，焙烧时间为0.5～1.8h；待自然冷却后进行研磨300目过筛，即制备出能够吸附铅离子的专用吸附剂。该发明所述的改性高岭土制备成本低，适合工业化生产，但该吸附剂吸附容量低，吸附容量仅有3.03mg/g。
CN103861562A公开了一种具有选择性吸附铅离子的碳纳米管的制备方法，包括：将氨基化碳纳米管加入蒸馏水中，分散，然后加入硝酸铅，在35-85℃条件下，搅拌反应3-15h，抽滤，真空干燥，研成粉末，洗涤，再真空干燥，即得。该吸附剂在铅、铜和锌离子混合溶液中能选择性吸附铅离子，但制备过程中使用大量硝酸铅离子，有可能会造成二次污染。
目前制备的铅吸附材料，存在制备方法复杂、吸附容量低以及选择性吸附能力不足的问题，很难满足生产生活中对铅高效去除的实际需求。因此，开发一种新型大容量吸附铅离子的介孔复合材料及其制备方法至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种介孔复合材料及其制备方法和应用，所述介孔复合材料具有吸附效率高、选择性强且制备方法环保的优点，可广泛用于含铅废水的处理。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种介孔复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将稀土金属盐、介孔材料和溶剂混合，搅拌后固液分离得到固体混合物；
(2)将所述固体混合物与磷酸源溶液混合，反应后得到所述介孔复合材料。
本发明所述方法使稀土金属盐在介孔材料中与含磷酸离子溶液反应生成的稀土磷酸化合物，所述稀土磷酸化合物与介孔材料构成复合材料，所述稀土磷酸化合物装填在介孔材料孔道内，而不是被吸附在介孔材料表面，得到具有大容量吸附作用的介孔复合材料。所述介孔复合材料具有吸附效率高、选择性强且制备方法环保的优点，可广泛用于含铅废水的处理，具有较好的应用前景。
优选地，步骤(1)所述稀土金属盐中的金属元素包括钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述稀土金属盐包括硫酸盐、氯化盐、醋酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述介孔材料包括介孔分子筛、介孔树脂、介孔碳或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：介孔分子筛和介孔树脂的组合、介孔树脂和介孔碳的组合、介孔碳和碳纳米管的组合或介孔分子筛、介孔树脂和介孔碳的组合等。
优选地，所述介孔材料的粒径为2～50nm，例如可以是2nm、12nm、22nm、32nm、42nm或50nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述溶剂包括乙醇。
优选地，步骤(1)所述稀土金属盐和介孔材料的质量比为1:(4～16)，例如可以是1:4、1:6、1:8、1:10、1:12、1:14或1:16，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述制备方法中，稀土金属盐与介孔材料的质量比偏低时，会导致介孔复合材料中稀土磷酸化合物含量偏低，这不利于含铅废水中铅离子的吸附，从而导致铅的去除效率低；当稀土金属盐与介孔材料的质量比偏高时，会导致生成过多的稀土磷酸化合物堵塞介孔材料的孔道，无法展现出其纳米限域效应作用，导致介孔复合材料选择性吸附铅的性能下降。
优选地，所述溶剂的质量与稀土金属盐和介孔材料的总质量比为(20～80):1，例如可以是20:1、30:1、40:1、50:1、60:1、70:1或80:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述方法中，溶剂的添加量会影响制得材料的性能，将溶剂的质量与稀土金属盐和介孔材料的总质量比控制在(20～80):1，制得材料性能较好，若溶剂添加量过低，会导致稀土离子无法完全电离形成相应的离子进入到介孔材料的孔道中，影响稀土磷酸化合物的生成，若溶剂添加量过高，会导致水使用量和整个体系的体积过大，稀释进入到介孔材料孔道内的稀土离子，影响稀土磷酸化合物的生成。
优选地，步骤(1)所述搅拌的过程中进行超声处理。
优选地，所述超声处理的时间为0.1～1h，例如可以是0.1h、0.2h、0.3h、0.4h、0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h或1h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述搅拌的温度为60～80℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃或80℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为65～75℃。
本发明所述搅拌的温度会影响介孔复合材料的性能，当搅拌的温度偏低时，会导致溶剂无法更好挥发，无法驱动稀土离子进入介孔材料孔道内部；当搅拌的温度偏高时，会导致溶剂挥发过于激烈，是稀土离子快速在介孔材料表面干燥，无法进入孔道内部。
优选地，所述搅拌的速度为100～500rpm，例如可以是100rpm、200rpm、300rpm、400rpm或500rpm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述搅拌的时间为3～5h，例如可以是3h、3.5h、4h、4.5h或5h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述固液分离后进行洗涤和干燥处理。
优选地，所述干燥处理的温度为60～100℃，例如可以是60℃、70℃、80℃、90℃或100℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述干燥处理的时间为6～12h，例如可以是6h、7h、8h、9h、10h、11h或12h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述磷酸源包括磷酸钠、磷酸二氢钠或磷酸的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述磷酸源溶液中磷酸根离子的质量浓度为10～30％，例如可以是10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％、20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％或30wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述磷酸源溶液和固体混合物中稀土金属盐的质量比为(4～14):1，例如可以是4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1或14:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述反应的过程中进行搅拌。
优选地，所述搅拌的速度为100～300rpm，例如可以是100rpm、150rpm、200rpm、250rpm或300rpm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述反应的时间为12～36h，例如可以是12h、15h、18h、20h、30h或36h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述反应后进行过滤、洗涤和干燥处理。
本发明所述洗涤采用去离子水洗涤至少3次，洗涤可以将介孔材料表面吸附的稀土金属盐洗掉，避免磷酸离子与介孔材料表面的稀土金属盐进行反应。
优选地，所述干燥处理的温度为60～100℃，例如可以是60℃、70℃、80℃、90℃或100℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述干燥处理的时间为6～12h，例如可以是6h、7h、8h、9h、10h、11h或12h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明的优选方案，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将稀土金属盐和介孔材料按照质量比为1:(4-16)与溶剂混合并超声0.1～1h，在60-80℃下以100～500rpm的转速搅拌3～5h，固液分离后在60～100℃下干燥6～12h，得到固体混合物；
所述溶剂的质量与稀土金属盐和介孔材料的总质量比为(20～80):1；
(2)将质量浓度为10～30％的磷酸源溶液与固体混合物进行混合，以100～300rpm的转速搅拌反应12～36h，固液分离后在60～100℃下干燥6～12h，得到所述介孔复合材料；
所述磷酸源溶液与固体混合物中稀土金属盐的质量比为(4～14):1。
第二方面，本发明提供了一种介孔复合材料，所述介孔复合材料通过如权第一方面所述方法制得。
所述介孔复合材料的孔径为2～50nm，例如可以是2nm、12nm、22nm、32nm、42nm或50nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述介孔复合材料的比表面积为245.2～966.2m2/g，例如可以是245.2m2/g、347.2m2/g、449.2m2/g、550.2m2/g、652.2m2/g、755.2m2/g、857.2m2/g或966.2m2/g，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第三方面，本发明提供了一种如第二方面所述介孔复合材料的应用，所述介孔复合材料用于选择性吸附铅。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中利用稀土金属盐在介孔材料中与含磷酸离子溶液反应生成的稀土磷酸化合物，所述稀土磷酸化合物与介孔材料构成复合材料，得到的具有大容量吸附作用的介孔复合材料；所述制备方法无需高温煅烧处理，符合绿色环保要求，具有大规模产业化生产以及应用潜力；所述介孔复合材料对铅的吸附容量高且对铅具有优异的选择性吸附能力，可广泛用于含铅废水的处理。
(2)本发明所述方法制得介孔复合材料对铅的吸附容量可达9020mg/g-磷酸铈以上，表现出优异的选择性吸附能力，可广泛用于含铅废水的处理。
附图说明
图1为本发明实施1制备的介孔复合材料的扫描电镜图；
图2为本发明实施1制备的介孔复合材料吸附前的透射电镜图；
图3为本发明实施1制备的介孔复合材料吸附后的透射电镜图；
图4为本发明实施1制备的介孔复合材料吸附前后的X射线衍射图；
图5为本发明实施1制备的介孔复合材料的抗干扰测试图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种介孔复合材料，所述介孔复合材料的制备方法如下：
(1)按照质量比为1:15:500的硝酸铈六水合物、孔径为6-10nm介孔分子筛SAB-15与乙醇混合并超声1h，在70℃下以200rpm的转速搅拌3h，过滤后用去离子水洗涤3次，在90℃下干燥12h，得到固体混合物；
(2)将质量分数为15wt％的磷酸钠水溶液与步骤(1)所述固体混合物进行混合(磷酸钠水溶液与固体混合物中硝酸铈六水合物的质量比为5:1)，以200rpm的转速搅拌24h，过滤后用去离子水洗涤3次，在90℃下干燥12h，得到所述介孔复合材料。
所述介孔复合材料的扫描电镜图如图1所示，所述介孔复合材料吸附前的透射电镜图如图2所示，所述介孔复合材料吸附后的透射电镜图如图3所示，由图1-3可以看出，本发明制备的介孔复合材料中稀土磷酸化合物装填在介孔材料孔道内。
所述介孔复合材料吸附前后的X射线衍射图如图4所示，由图4可以看出，本发明制备的介孔复合材料含有磷酸铈且表面吸附大量铅离子。
所述介孔复合材料的抗干扰测试图如图5所示，10-40倍钙、镁、钾和钠干扰离子在铅溶液中对本发明制备的介孔复合材料铅吸附能力干扰小。
实施例2
本实施例提供了一种介孔复合材料，所述介孔复合材料的制备方法如下：
(1)按照质量比为1:4:100的硝酸铈六水合物、孔径为2～4nm介孔分子筛SAB-15与乙醇混合并超声1h，在65℃下以100rpm的转速搅拌3h，过滤后用去离子水洗涤3次，在60℃下干燥12h，得到固体混合物；
(2)将质量分数为10wt％的磷酸钠水溶液与步骤(1)所述固体混合物进行混合(磷酸钠水溶液与固体混合物中硝酸铈六水合物的质量比为4:1)，以100rpm的转速搅拌12h，过滤后用去离子水洗涤3次，在60℃下干燥12h，得到所述介孔复合材料。
实施例3
本实施例提供了一种介孔复合材料，所述介孔复合材料的制备方法如下：
(1)按照质量比为1:16:340的硝酸铈六水合物、孔径为45～50nm介孔分子筛SAB-15与乙醇混合并超声1h，在75℃下以500rpm的转速搅拌3h，过滤后用去离子水洗涤3次，在10℃下干燥6h，得到固体混合物；
(2)将质量分数为30wt％的磷酸水溶液与步骤(1)所述固体混合物进行混合(磷酸水溶液与固体混合物中硝酸铈六水合物的质量比为14:1)，以300rpm的转速搅拌4h，过滤后用去离子水洗涤3次，在100℃下干燥6h，得到所述介孔复合材料。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于，将硝酸铈六水合物换为硫酸铈，其他条件与参数与实施例1完全相同。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于，硝酸铈六水合物、孔径为5-6nm介孔分子筛SAB-15与乙醇的质量比为1:2:95，其他条件与参数与实施例1完全相同。
实施例6
本实施例与实施例1的区别仅在于，硝酸铈六水合物、孔径为5-6nm介孔分子筛SAB-15与乙醇的质量比为1:18:600，其他条件与参数与实施例1完全相同。
实施例7
本实施例与实施例1的区别仅在于，硝酸铈六水合物、孔径为5-6nm介孔分子筛SAB-15与乙醇的质量比为1:15:280，其他条件与参数与实施例1完全相同。
实施例8
本实施例与实施例1的区别仅在于，硝酸铈六水合物、孔径为5-6nm介孔分子筛SAB-15与乙醇的质量比为1:15:1360，其他条件与参数与实施例1完全相同。
实施例9
本实施例与实施例1的区别仅在于，步骤(1)的搅拌温度为60℃，其他条件与参数与实施例1完全相同。
实施例10
本实施例与实施例1的区别仅在于，步骤(1)的搅拌温度为80℃，其他条件与参数与实施例1完全相同。
对比例1
本对比例与实施例1区别仅在于，将步骤(1)所述“孔径为5-6nm介孔分子筛SAB-15”替换为“孔径为0.5-0.7nm的β型分子筛”其他条件与参数与实施例1完全相同。
对比例2
本对比例与实施例1区别仅在于，将步骤(1)所述“孔径为5-6nm介孔分子筛SAB-15”替换为“孔径为100-200nm的大孔碳材料”其他条件与参数与实施例1完全相同。
对比例3
本对比例与实施例1区别仅在于，步骤(1)不进行洗涤处理，其他条件与参数与实施例1完全相同。
对比例4
本对比例提供了一种介孔复合材料，所述介孔复合材料的制备方法如下：
按照质量比为1:15:75:500的硝酸铈六水合物、孔径为5-6nm介孔分子筛SAB-15、质量分数为15wt％的磷酸钠水溶液与乙醇混合并超声0.5h，在80℃下以200rpm的转速搅拌4h，过滤后用去离子水洗涤3次，在90℃下干燥12h，得到所述介孔复合材料。
对比例5
本对比例与实施例1区别仅在于，不加入硝酸铈六水合物，其他条件与参数与实施例1完全相同。
对比例6
本对比例与实施例1区别仅在于，不加入磷酸钠水溶液，其他条件与参数与实施例1完全相同。
对比例7
本对比例与实施例1区别仅在于，将硝酸铈六水合物换为硝酸铝，其他条件与参数与实施例1完全相同。
性能测试：
分别称取50mg实施例1-10与对比例1-7中制备得到的介孔复合材料材料并置于锥形瓶中，向锥形瓶中加入50mL含有铅的离子浓度均为150mg/L的溶液，在超声清洗机中超声30min，再在振荡速率为150rpm的恒温摇床上振荡摇晃2h，对锥形瓶中的溶液进行取样过滤后，使用ICP仪器检测溶液中的离子溶度。利用ICP-MS检测材料中磷酸铈的含量，因此可以计算出介孔复合材料磷酸铈对铅的吸附容量，测试结果如表1所示：
表1
| 铅的吸附容量(mg/g-磷酸铈) | |
| 实施例1 | 9949 |
| 实施例2 | 9160 |
| 实施例3 | 9080 |
| 实施例4 | 9020 |
| 实施例5 | 7020 |
| 实施例6 | 7130 |
| 实施例7 | 7190 |
| 实施例8 | 7060 |
| 实施例9 | 7240 |
| 实施例10 | 7200 |
| 对比例1 | 65 |
| 对比例2 | 70 |
| 对比例3 | 185 |
| 对比例4 | 215 |
| 对比例5 | 3.6 |
| 对比例6 | 3.2 |
| 对比例7 | 4.1 |
由表1可以看出，由实施例1-4可得，本发明所述方法制得介孔复合材料对铅的吸附容量可达9020mg/g-磷酸铈以上，表现出优异的选择性吸附能力，可广泛用于含铅废水的处理。
由实施例1和实施例5-6对比可知，稀土金属盐与介孔材料的质量比会影响介孔复合材料的性能，当稀土金属盐与介孔材料的质量比低于1:4时，会导致介孔复合材料中稀土磷酸化合物含量偏低，这不利于含铅废水中铅离子的吸附，从而导致铅的去除效率降低；当稀土金属盐与介孔材料的质量比高于1:16时，会导致生成过多的稀土磷酸化合物堵塞介孔材料的孔道，无法展现出其纳米限域效应作用，导致介孔复合材料选择性吸附铅的性能下降。
由实施例1和实施例7-8对比可知，溶剂的添加量会影响制得介孔复合材料的性能，当溶剂的质量低于稀土金属盐与介孔材料质量之和的20倍时，会导致稀土离子无法完全电离形成相应的离子进入到介孔材料的孔道中，影响稀土磷酸化合物的生成，当溶剂的质量高于稀土金属盐与介孔材料质量之和的80倍时，会导致水使用量和整个体系的体积过大，稀释进入到介孔材料孔道内的稀土离子，影响稀土磷酸化合物的生成。
由实施例1和实施例9-10对比可知，步骤(1)所述搅拌的温度会影响制得介孔复合材料的性能，当搅拌的温度偏低时，会导致含磷酸离子溶液和稀土金属盐的反应过慢，无法有效生成稀土磷酸化合物；当搅拌的温度偏高时，会导致反应过于激烈，无法形成物相较好的稀土磷酸化合物，也可能在高温下时引入的酸碱性物质对介孔材料框架结构造成影响，从而影响纳米限域效应。
由实施例1和对比例1-2对比可知，使用介孔材料的能得到选择性更高的介孔复合材料，当将介孔材料替换为微孔材料时，会导致复合材料极易被堵塞，当铅被吸附到一定程度后便不能继续吸附，导致复合材料的吸附效率低；当将介孔材料替换为大孔材料时，导致复合材料的比表面积变小，复合材料与含铅溶液的废液接触面积变小，且吸附的铅易脱离吸附材料，导致吸附效率的降低；在一定程度上，介孔材料与稀土磷酸化合物的组合可能会导致对重金属吸附容量上的差异；
由实施例1与对比例3对比可知，未进行去离子水洗涤，因介孔材料表面附着的稀土盐与磷酸盐反应，生成的稀土磷酸化合物将介孔材料孔覆盖堵塞，导致介孔复合材料选择性吸附铅的性能下降；
由实施例1与对比例4对比可知，当采用一步混合制备介孔复合材料，因硝酸铈六水合物和磷酸钠水溶液反应较快，直接生成磷酸铈沉淀物质，无法在介孔材料孔道中生成磷酸铈，无法制备出介孔复合材料，导致材料对铅吸附的吸附容量性能下降；
由实施例1与对比例5-6对比可知，当仅含有磷酸钠水溶液，因无法生成稀土磷酸化合物，导致材料选择性吸附铅的性能下降；当仅含有硝酸铈六水合物，因无法生成稀土磷酸化合物，导致材料选择性吸附铅的性能下降；
由实施例1与对比例7对比可知，当采用硝酸铝在介孔材料中与磷酸钠反应，因生成的磷酸铝对铅吸附性能小，导致介孔复合材料吸附铅的容量下降。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种介孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将稀土金属盐、介孔材料和溶剂混合，搅拌后固液分离得到固体混合物；
(2)将所述固体混合物与磷酸源溶液混合，反应后得到所述介孔复合材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述稀土金属盐中的金属元素包括钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述稀土金属盐包括硫酸盐、氯化盐、醋酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述介孔材料包括介孔分子筛、介孔树脂、介孔碳或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述介孔材料的粒径为2～50nm；
优选地，所述溶剂包括乙醇。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述稀土金属盐和介孔材料的质量比为1:(4～16)；
优选地，所述溶剂的质量与稀土金属盐和介孔材料的总质量比为(20～80):1。
4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌的过程中进行超声处理；
优选地，所述超声处理的时间为0.1～1h；
优选地，所述搅拌的温度为60～80℃，优选为65～75℃；
优选地，所述搅拌的速度为100～500rpm；
优选地，所述搅拌的时间为3～5h。
5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述固液分离后进行洗涤和干燥处理；
优选地，所述干燥处理的温度为60～100℃；
优选地，所述干燥处理的时间为6～12h。
6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述磷酸源包括磷酸钠、磷酸二氢钠或磷酸的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述磷酸源溶液中磷酸根离子的质量浓度为10～30％；
优选地，所述磷酸源溶液和固体混合物中稀土金属盐的质量比为(4～14):1。
7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述反应的过程中进行搅拌；
优选地，所述搅拌的速度为100～300rpm；
优选地，所述反应的时间为12～36h；
优选地，所述反应后进行过滤、洗涤和干燥处理；
优选地，所述干燥处理的温度为60～100℃；
优选地，所述干燥处理的时间为6～12h。
8.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将稀土金属盐和介孔材料按照质量比为1:(4-16)与溶剂混合并超声0.1～1h，在60-80℃下以100～500rpm的转速搅拌3～5h，固液分离后在60～100℃下干燥6～12h，得到固体混合物；
所述溶剂的质量与稀土金属盐和介孔材料的总质量比为(20～80):1；
(2)将质量浓度为10～30％的磷酸源溶液与固体混合物进行混合，以100～300rpm的转速搅拌反应12～36h，固液分离后在60～100℃下干燥6～12h，得到所述介孔复合材料；
所述磷酸源溶液与固体混合物中稀土金属盐的质量比为(4～14):1。
9.一种介孔复合材料，其特征在于，所述介孔复合材料通过如权利要求1-8任一项所述方法制得；
所述介孔复合材料的孔径为2～50nm；
所述介孔复合材料的比表面积为245.2～966.2m2/g。
10.一种如权利要求9所述介孔复合材料的应用，其特征在于，所述介孔复合材料用于选择性吸附铅。
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| CN202311034323.8A CN117019092A (zh) | 2023-08-16 | 2023-08-16 | 一种介孔复合材料及其制备方法和应用 |
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