本发明属于纳米复合材料
技术领域：
，具体涉及高降解率的复合催化纳米复合材料的制备方法。
背景技术：
：伴随着工业飞速发展，环境污染和能源紧缺等问题变得日益严峻。废水、废气排放造成的污染严重影响了人们的生活质量，甚至威胁着人类的生存，能源短缺则必然抑制经济发展和社会进步。因此，治理污染和提高可再生能源的利用成为近年来科技工作的重要努力方向。纳米光催化技术由于设备简单、操作易实现，可利用太阳能，且无毒无害、无二次污染等突出优点，成为公认的在能源和环境领域具有广阔应用前景的绿色技术，是治理环境污染的重要手段。目前应用的主要是以二氧化钛、氧化锌等为代表的宽带隙纳米半导体光催化剂，由于其光吸收要位于紫外光区，导致太阳能利用率低。因此，开发新型高效的纳米光催化剂具有重要应用意义。现有技术中的原料相对复杂，反应时间较长；有的反应条件不温和，需要高温、高压；有的制备步骤繁琐，不利推广。另外，现有技术仅探讨了所制备材料对文献报道相对容易降解的碱性染料罗丹明B和亚甲基蓝的光催化降解情况，未应用于结构比较稳定，相对难降解的其它污染物，如偶氮类染料等的光催化降解。因此，开发简单、快速、环境友好的纳纳米复合材料的新方法，拓宽其应用范围具有重要的应用意义。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供高降解率的复合催化纳米复合材料的制备方法。本发明采取的技术方案为：高降解率的复合催化纳米复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）制催化剂：按照摩尔比3:7取硝酸钴和尿素混合，添加3-4%的表面活性剂，通过控制温度为300°C-350°C，反应3-4h，制备得到具有片层结构的中间产物；（2）还原处理：取适量四氧化三钴催化剂体置于瓷舟中，并将其放入管式反应炉的反应管中，抽真空，按照升温速率为8°C/min~10°C/min将反应管由室温升至360°C~450°C；（3）制片层状石墨：氢气还原处理结束后，将氢气抽掉，然后通入碳源气体乙炔至大气压，并保持反应3-4h，冷却至室温后，收集产物；（4）制氧化石墨烯水溶液：将氧化石墨溶于去离子水中，控制超声功率为450W~500W的条件，超声处理2-3h，得到浓度为1.5g·L-1的氧化石墨烯水溶液；（5）制悬浮液：按照体积比为1:5向氧化石墨烯水溶液中添加浓度为0.1mol·L-1的硝酸银溶液，搅拌3-4h后，向混合溶液中添加由40wt%富镁蒙脱石、30wt%聚酰胺和30wt%三烷基芳基铵组成的共聚物，用氨水调节上述反应体系至pH=10，并在搅拌下继续反应30min；（6）微波处理：向上述悬浮液中添加浓度为0.05mol·L-1的磷酸氢二钠溶液，充入25psig氮气，将所得悬浮液置于微波反应仪中，控制超声功率为500W，用功率密度为6kW·m-2的微波辐照40min，离心分离，并于70℃下干燥沉淀。进一步的，所述步骤（1）中的表面活性剂为二甲基二牛脂铵表面活性剂。本发明的有益效果为：本发明制备的催化剂为负载二甲基二牛脂铵表面活性剂的四氧化三钴催化剂，据其物理化学性质，选取并设定适宜的反应温度和反应时间，在不破坏其层状结构的前提下，制备得到了具有多层片状结构的石墨；在制悬浮液的过程中，向混合溶液中添加由富镁蒙脱石、聚酰胺和三烷基芳基铵组成的共聚物，疏水聚烯烃弹性体和剥离度较好的石墨具有良好的相容性，使得在纳米复合材料体内实现好的分散或剥落，降解性能优异。具体实施方式实施例1高降解率的复合催化纳米复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）制催化剂：按照摩尔比3:7取硝酸钴和尿素混合，添加3%的二甲基二牛脂铵表面活性剂，通过控制温度为300°C，反应4h，制备得到具有片层结构的中间产物；（2）还原处理：取适量四氧化三钴催化剂体置于瓷舟中，并将其放入管式反应炉的反应管中，抽真空，按照升温速率为8°C/min将反应管由室温升至360°C；（3）制片层状石墨：氢气还原处理结束后，将氢气抽掉，然后通入碳源气体乙炔至大气压，并保持反应4h，冷却至室温后，收集产物；（4）制氧化石墨烯水溶液：将氧化石墨溶于去离子水中，控制超声功率为450W的条件，超声处理3h，得到浓度为1.5g·L-1的氧化石墨烯水溶液；（5）制悬浮液：按照体积比为1:5向氧化石墨烯水溶液中添加浓度为0.1mol·L-1的硝酸银溶液，搅拌3h后，向混合溶液中添加由40wt%富镁蒙脱石、30wt%聚酰胺和30wt%三烷基芳基铵组成的共聚物，用氨水调节上述反应体系至pH=10，并在搅拌下继续反应30min；（6）微波处理：向上述悬浮液中添加浓度为0.05mol·L-1的磷酸氢二钠溶液，充入25psig氮气，将所得悬浮液置于微波反应仪中，控制超声功率为500W，用功率密度为6kW·m-2的微波辐照40min，离心分离，并于70℃下干燥沉淀。实施例2高降解率的复合催化纳米复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）制催化剂：按照摩尔比3:7取硝酸钴和尿素混合，添加3.5%的二甲基二牛脂铵表面活性剂，通过控制温度为330°C，反应3.5h，制备得到具有片层结构的中间产物；（2）还原处理：取适量四氧化三钴催化剂体置于瓷舟中，并将其放入管式反应炉的反应管中，抽真空，按照升温速率为9°C/min将反应管由室温升至400°C；（3）制片层状石墨：氢气还原处理结束后，将氢气抽掉，然后通入碳源气体乙炔至大气压，并保持反应3.5h，冷却至室温后，收集产物；（4）制氧化石墨烯水溶液：将氧化石墨溶于去离子水中，控制超声功率为480W的条件，超声处理2.5h，得到浓度为1.5g·L-1的氧化石墨烯水溶液；（5）制悬浮液：按照体积比为1:5向氧化石墨烯水溶液中添加浓度为0.1mol·L-1的硝酸银溶液，搅拌3.5h后，向混合溶液中添加由40wt%富镁蒙脱石、30wt%聚酰胺和30wt%三烷基芳基铵组成的共聚物，用氨水调节上述反应体系至pH=10，并在搅拌下继续反应30min；（6）微波处理：向上述悬浮液中添加浓度为0.05mol·L-1的磷酸氢二钠溶液，充入25psig氮气，将所得悬浮液置于微波反应仪中，控制超声功率为500W，用功率密度为6kW·m-2的微波辐照40min，离心分离，并于70℃下干燥沉淀。实施例3高降解率的复合催化纳米复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）制催化剂：按照摩尔比3:7取硝酸钴和尿素混合，添加4%的二甲基二牛脂铵表面活性剂，通过控制温度为350°C，反应3h，制备得到具有片层结构的中间产物；（2）还原处理：取适量四氧化三钴催化剂体置于瓷舟中，并将其放入管式反应炉的反应管中，抽真空，按照升温速率为10°C/min将反应管由室温升至450°C；（3）制片层状石墨：氢气还原处理结束后，将氢气抽掉，然后通入碳源气体乙炔至大气压，并保持反应4h，冷却至室温后，收集产物；（4）制氧化石墨烯水溶液：将氧化石墨溶于去离子水中，控制超声功率为500W的条件，超声处理2h，得到浓度为1.5g·L-1的氧化石墨烯水溶液；（5）制悬浮液：按照体积比为1:5向氧化石墨烯水溶液中添加浓度为0.1mol·L-1的硝酸银溶液，搅拌4h后，向混合溶液中添加由40wt%富镁蒙脱石、30wt%聚酰胺和30wt%三烷基芳基铵组成的共聚物，用氨水调节上述反应体系至pH=10，并在搅拌下继续反应30min；（6）微波处理：向上述悬浮液中添加浓度为0.05mol·L-1的磷酸氢二钠溶液，充入25psig氮气，将所得悬浮液置于微波反应仪中，控制超声功率为500W，用功率密度为6kW·m-2的微波辐照40min，离心分离，并于70℃下干燥沉淀。降解性能测试：以实施例1所制备的复合催化纳米复合材料为光催化剂，光强度为3600lux的氙灯为光源，光催化降解甲基橙溶液时甲基橙降解率随时间变化曲线，时间为8min，甲基橙降解率达到98%。渗透性测试：本申请1-3实施例中的材料的渗透性在MoconOXTRAN2/61仪器上在40°C测定。门尼粘度值使用ASTMD1646测定。所述配混物的门尼增长通过在80°C真空烘箱中加热所述纳米复合材料配混物14天，接着再次测定门尼粘度来确定。在下面提供了渗透性、门尼粘度和门尼增长的值样品号渗透速率（cc-mm/m3,40℃）初始门尼粘度（ML1，+8，），在125℃实施例186.3534.65实施例285.2645.21实施例385.6845.23对比例188.3645.67。从以上述表格可以看出，本发明的样品的渗透速率与对比实施例的渗透速率相当。重要的是降低的门尼粘度和降低的门尼粘度增长量。通过在所述纳米填料和所得到的纳米复合材料中消除任何未缔合的改性剂，减少了所述改性剂和所述聚合物结构的侧链反应。所得到的纳米复合材料具有相对更稳定的结构，这由较低的门尼粘度增长证实。以上所述并非是对本发明的限制，应当指出：对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3