专利名称:负载型纳米复合氧化物环境净化材料及其制备方法
技术领域:
本发明涉及一种环境净化材料及其制备方法,特别是涉及一种负载型 纳米复合氧化物环境净化材料及其制备方法。
背景技术:
环境污染的控制与治理,是人类21世纪面临和亟待解决的重大课题, 开发能将各种污染物过滤、吸附并降解至无害化的实用技术,是解决水污 染和空气污染等环境问题的有效途径。中国专利CN1792427公开了一种膨 胀珍珠岩负载惨杂纳米二氧化钛催化剂及其制备方法。它是以膨胀珍珠岩 为载体,负载掺杂纳米晶粒Ti02层,它还掺杂有La、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Tm、 Yb或Lu,以钛酸脂或硫酸氧钛为前驱体制备溶 胶,将溶胶负载于膨胀珍珠岩上,自然干燥和烘干,煅烧。再将煅烧所得 的纳米晶粒Ti02催化剂浸溃稀土金属的硝酸盐或氯化物溶液中,洗涤,100
。c烘千,再于5ocrc热处理,煅烧即可。但膨胀珍珠岩的比表面积小,一
般为4m7g,其内部微孔通常为规则囊状,微孔连通性差,使得其过滤吸附
效果较弱,负载的光催化剂活性也不高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点,提供一种具有良好的过滤、吸附、 离子交换、催化降解及抗菌功能,化学稳定性好,使用、回收、再生方便, 安全、无毒,且制备工艺简单,成本低的负载型纳米复合氧化物环境净化 材料及其制备方法。
本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料以硅藻土和沸石为载体, 负载纳米Ti02、以及纳米ZnO和纳米Ce02中的一种,其中,硅藻土和沸 石为材料总质量的70 90%,纳米氧化物为材料总质量的10 30%;硅藻 土和沸石的配合比按质量比计是硅藻土 沸石=1 : 0.5 2,,纳米氧化物 的配合比按质量比计是Ti02 : ZnO : Ce02=l : X : (1-X),其中,0《X《1。
本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料的制备方法包括以下步
骤1) 将硅藻土和沸石过100目筛,取筛下物,按比例取硅藻土和沸石,
用重量百分浓度5%的盐酸浸泡2 5小时,取出后用蒸馏水洗涤3次,于 80 9(TC温度下烘干2 5小时,再于200 300 。C温度下焙烧2 3小时, 取出冷却,得载体备用。其屮,按质量比计是硅藻土 沸石-1 : 0.5 2, 硅藻土和沸石为市售工业级。
2) 按比例将硝酸锌和/或硝酸铈溶解于无水乙醇中,加入市售浓盐酸 (38%)后在搅拌条件下缓慢加入钛酸丁酯,搅拌,然后再缓慢滴加fe馏
水并继续搅拌20 60分钟,得复合氧化物前驱体溶胶。其中,无水乙醇、 浓盐酸及蒸馏水的用量按质量比计分别是,硝酸盐无水乙醇二IOO : 300 500,硝酸盐:浓盐酸=100 : 8 28,硝酸盐:蒸馏水=100 : 35 80。硝酸 盐及钛酸丁酯为化学纯或分析纯,以分析纯为好。
3) 将l)所述的载体浸于2)所述的复合氧化物前驱体溶胶中,搅拌 2 8小吋后于80 12(TC温度—F通风干燥4 8小时,得负载体。
4) 将3)所述的负载体以1 3TV分的升温速度升温至400 60(TC, 并保温1 5小时,得本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料。
本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料的优点在于,其一,利 用和发挥了硅藻土、沸石和纳米复合氧化物之间的协同作用,具有良好的 过滤、吸附、离子交换、催化降解和抗菌能力,过滤吸附效果好,光催化 活性高,抗菌效果好;其二,易回收再利用,其相应处理成本较低;其三, 化学稳定性好,无毒无害,使用方便、安全;其四,制备工艺简单易行, 生产成本较低,适于批量生产。可广泛用于水体和空气的净化处理。
具体实施方式
实施例1
本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料以硅藻土和沸石为载体, 负载纳米Ti02、纳米ZnO和纳米Ce02,其中,硅藻土和沸石为材料总质 量的70%,纳米氧化物为材料总质量的30%;硅藻土和沸石的配合比按质 量比计是硅藻土 :],纳米氧化物的配合比按质量比计是Ti02 : ZnO : Ce02=l : 0. 5 : 0. 5。
制备方法步骤如下
1) 将硅藻土和沸石过100目筛,取筛下硅藻土 350g和沸石350g,用 浓度5。/。的盐酸5000g浸泡3小时,取出后用蒸馏水洗涤3次,于9(TC温 度下烘干2小时,再于20(TC温度下焙烧3小时,取出冷却,得载体备用。
2) 将275g硝酸锌Zn(N03) 2 6仏0和190g硝酸铈Ce(N03)2 6H20溶解于1810g无水乙醇中,加入浓盐酸85g,在搅拌条件下缓慢加入钛酸丁
酯640g,搅拌,然后再缓慢滴加蒸馏水277g,继续搅拌30分钟,得复合 氧化物前驱体溶胶。
3) 将l)所述的载体浸于2)所述的复合氧化物前驱体溶胶中,搅拌 8小时后于IO(TC温度下通风干燥6小时,得负载体。
4) 将3)所述的负载体以2tV分的升温速度升温至500。C,并保温2 小时,取出冷却,得本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料。' 实施例2:
本发明负载型纳米复合諷化物环境净化材料以硅藻土和沸石为载体, 负载纳米Ti02、纳米ZnO,其中,硅藻土和沸石为材料总质量的70%,纳 米氧化物为材料总质量的30%;硅藻土和沸石的配合比按质量比计是硅藻 土 沸石二l : 2,纳米氧化物的配合比按质量比计是Ti02 : ZnO=l : 1。
制备方法步骤如下
O将硅藻土和沸石过100目筛,取筛下硅藻土 233g和沸石467g,用 浓度5。/。的盐酸5000g浸泡2小时,取出后用蒸馏水洗涤3次,于80"C温 度下烘干5小时,再于30(rC温度下焙烧2小时,取出冷却,得载体备用。
2) 将550g硝酸锌Zn(N03)2 6H20溶解于1660g无水乙醇中,加入浓 盐酸42g,在搅拌条件下缓慢加入钛酸丁酯640g,搅拌,然后再缓慢滴加 蒸馏水146g,继续搅拌60分钟,得复合氧化物前驱体溶胶。
3) 将l)所述的载体浸于2)所述的复合氧化物前驱体溶胶中,搅拌 7小时后于12(TC温度下通风千燥4小时,得负载体。
4) 将3)所述的负载体以2。C/分的升温速度升温至55(TC,并保温2 小时,取出冷却,得本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料。 实施例3:
本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料以硅藻土和沸石为载体, 负载纳米Ti02和纳米Ce02,其中,硅藻土和沸石为材料总质量的70%, 纳米氧化物为材料总质量的30%;硅藻土和沸石的配合比按质量比计是硅 藻土 沸石=1 : 0. 5,纳米氧化物的配合比按质量比计是Ti02 : Ce02=l :
制备方法步骤如下
1)将硅藻土和沸石过IOO目筛,取筛下硅藻土467g和沸石233g,用 浓度5。/。的盐酸5000g浸泡3小时,取出后用蒸馏水洗涤3次,于8(TC温 度下烘干5小时,再于300"C温度下焙烧2小时,取出冷却,得载体备用。2) 将380g硝酸铈Ce(N03)2 6H20溶解于測g无水乙醇中,加入浓 盐酸107g,在搅拌条件下缓慢加入钛酸丁酯640g,搅拌,然后再缓慢滴加 蒸馏水320g,继续搅拌20分钟,得复合氧化物前驱体溶胶。
3) 将O所述的载体浸于2)所述的复合氧化物前驱体溶胶中,搅拌 7小时后于8(TC温度下通风干燥8小时,得负载体。
4) 将3)所述的负载体以3TV分的升温速度升温至60(TC,并保温l 小时,取出冷却,得本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料。' 实施例4
本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料以硅藻土和沸石为载体, 负载纳米Ti02、纳米ZnO和纳米Ce02,其中,硅藻土和沸石为材料总质 量的80%.纳米氧化物为材料总质量的20%;硅藻土和沸石的配合比按质 量比计是硅藻土 沸石=1 : 1,纳米氧化物的配合比按质量比计是Ti02 : ZnO : Ce02=l : 0. 7 : 0. 3。
制备方法步骤如下
1) 将硅藻土和沸石过100目筛,取筛下硅藻土400g和沸石400g,用 浓度5。/。的盐酸5000g浸泡4小吋,取出后用蒸馏水洗涤3次,于9(TC温 度下烘干4小时,再于300。C温度下焙烧2小时,取出冷却,得载体各用。
2) 将183g :fj肖酸锌Zn(N03) 2 6H20和126g硝酸铈Ce(N03)2 6H20溶 解于i207g无水乙醇中,加入浓盐酸43g,在搅拌条件下缓慢加入钛酸丁 酯426g,搅拌,然后再缓慢滴加蒸馏水170g,继续搅拌40分钟,得复合 氧化物前驱体溶胶。
3) 将l)所述的载体浸于2)所述的复合氧化物前驱体溶胶中,搅拌 4小时后于IO(TC温度下通风干燥4小时,得负载体。
4) 将3)所述的负载体以rC/分的升温速度升温至45CTC,并保温4 小时,取出冷却,得本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料。 实施例5
本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料以硅藻土和沸石为载体, 负载纳米Ti02、纳米ZnO和纳米Ce02,其中,硅藻土和沸石为材料总质 量的90%,纳米氧化物为材料总质量的10%;硅藻土和沸石的配合比按质 量比计是硅藻土 沸石二l : 0.8,纳米氧化物的配合比按质量比计是Ti02 :ZnO : Ce02=l : 0.4 : 0.6。
制备方法步骤如下
1)将硅藻土和沸石过100目筛,取筛下硅藻土 500g和沸石400g,用浓度5。/。的盐酸5000g浸泡5小时,取出后用蒸馏水洗涤3次,于90'C温 度下烘干5小时,再于30(TC温度下焙烧3小时,取出冷却,得载体备用。
2) 将109g硝酸锌Zn(N03)2 6H20和177硝酸铈Ce(N03)2 6H20溶解 于1230g无水乙醇中,加入浓盐酸43g,在搅拌条件下缓慢加入钛酸丁酯 426g,搅拌,然后再缓慢滴加蒸馏水142g,继续搅拌20分钟,得复合氧 化物前驱体溶胶。
3) 将l)所述的载体浸于2)所述的复合氧化物前驱体溶胶中,撿拌 2小时后于8(TC温度下通风千燥6小时,得负载体。
4) 将3)所述的负载体以2IV分的升温速度升温至40(rC,并保温5 小时,取出冷却,得本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料。
权利要求
1、一种负载型纳米复合氧化物环境净化材料,其特征在于它是以硅藻土和沸石为载体,负载纳米TiO2、以及纳米ZnO和纳米CeO2中的一种,其中,硅藻土和沸石为材料总质量的70~90%,纳米氧化物为材料总质量的10~30%;硅藻土和沸石的配合比按质量比计是硅藻土∶沸石=1∶0.5~2,纳米氧化物的配合比按质量比计是TiO2∶ZnO∶CeO2=1∶X∶(1-X),其中,0≤X≤1。
2、 一种权利要求1所述负载型纳米复合氧化物环境净化材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤1) 将硅藻土和沸石过100目筛,取筛下物,用重量百分浓度5%的盐 酸浸泡2 5小时,取出后用蒸馏水洗涤3次,于80 9(TC温度下烘干2 5小时,再于200 300 'C温度下焙烧2 3小时,取出冷却,得载体备用;2) 按比例将硝酸锌和/或硝酸铈溶解于无水乙醇中,加入浓盐酸后在 搅拌条件下缓慢加入钛酸丁酯,搅拌,然后再缓慢滴加蒸馏水并继续搅拌 20 60分钟,得复合氧化物前驱体溶胶,其中,无水乙醇、浓盐酸及蒸馏 水的用量按质量比计分别是,硝酸盐无水乙醇二100 : 300 500,硝酸盐:浓盐酸二100 : 8 28,硝酸盐:蒸馏水二100 : 35 80;3) 将l)所述的载体浸于2)所述的复合氧化物前驱体溶胶中,搅拌 2 8小时后于80 120。C温度下通风干燥4 8小时,得负载体;4) 将3)所述的负载体以1 3。C/分的升温速度升温至400 60(TC, 并保温1 5小时,得本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料。
全文摘要
本发明提供一种负载型纳米复合氧化物环境净化材料及其制备方法,它是以硅藻土和沸石为载体,负载纳米TiO<sub>2</sub>、以及纳米ZnO和纳米CeO<sub>2</sub>中的一种。其制备方法是用硅藻土和沸石制备载体;以无水乙醇为介质,以硝酸锌和/或硝酸铈及钛酸丁酯为原料,制得复合氧化物前驱体溶胶;将复合氧化物前驱体溶胶负载在载体上制得负载体;最后将负载体干燥、焙烧、冷却后得本发明负载型纳米复合氧化物环境净化材料。该材料具有良好的过滤、吸附、离子交换、催化降解及抗菌功能,化学稳定性好,使用、回收、再生方便,安全、无毒,制备工艺简单,成本低,适于批量生产。广泛用于空气及水体的净化处理。
文档编号B01J21/06GK101301605SQ20081004523
公开日2008年11月12日 申请日期2008年1月22日 优先权日2008年1月22日
发明者伟 张, 张佩聪, 李峻峰, 王彦梅, 胡新鸽, 邓春林, 邱克辉, 璇 邹 申请人:成都理工大学