O的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMg1 x0制备方法，属于无机功能材料的技术领域。
【背景技术】
[0002]随着工业的快速发展和城市化进程的加快，越来越多的工矿业废水、生活污水等未经适当处理就直接排放，引起水域很多的污染，特别突出的是环境中重金属离子和有色染料两大类的污染问题，并且随着城市人口的增长和工农业的发展，该类污染正在逐年加剧，因此如何合理、有效地去除污水中的重金属离子和有色染料成为一项迫切的任务。
[0003]近年来，金属氧化物具有丰富的表面功能基团，多样的化学组分以及众多的机构，金属氧化物被广泛应用于污水处理并表现出优异的吸附、光催化性能。多孔氢氧化镁纳米片对偶氮染料和重金属离子Zn' Cd2+等具有较好的吸附移除作用，本发明在基于多孔氢氧化镁对Zn2+的吸附作用基础上，进一步可控合成出以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMg1 x0，它对阴离子染料甲基橙、阳离子染料罗丹明B等有机染料具有较好的光催化降解效果，并且他们纳米级尺寸的整体结构也较易从水中分离。本发明采用一种高效的合成方法制备复合氧化物ZnxMg1 x0，提供了一种集微污染物吸附、光催化降解于一体的无毒且经济的水处理剂的制备方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种能够光催化降解有机染料的以氧化镁为基质的复合氧化ZnxMg1 Χ0(0〈χ〈1)的制备方法。
[0005]本发明所提供的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMg1 x0是主要按照下列步骤制备的:以硝酸镁溶液和氨水为原料，以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂，采用水热法在高压反应釜中制得多孔氢氧化镁；后将该多孔氢氧化镁置于ZnSO4溶液中吸附Zn 2+，过滤后得负载Zn2+的氢氧化镁白色粉末；再将该粉末在管式炉中煅烧制得。
[0006]上述方法中，所述硝酸镁溶液使用的硝酸镁固体和去离子水的配比为0.6g:6ml。
[0007]上述方法中，所述硝酸镁、氨水和SDS的配比为0.6g:4ml:0.2g，氨水的质量百分比浓度为25%?28%。
[0008]上述方法中，所述水热法的反应温度优选为180°C，反应时间为12小时。
[0009]将所得到的白色粉末在空气中600°C环境下煅烧，从室温升到煅烧温度的平均升温速率控制在5°C /min，保温时间lh，即可得复合氧化物MgfVZnxMg1 x0粉末。
[0010]所述的多孔氢氧化镁吸附Zn2+离子时，每0.1g氢氧化镁吸附剂优选对应吸附ZnSO4(0.04-0.12) g的溶液。氢氧化镁吸附剂置于ZnSO4溶液中，超声分散30s，后置于空气中12h，过滤得白色粉末。
[0011]采用本发明方法得到的复合氧化物MgfVZnxMg1 x0为MgO上负载ZnxMg1 x0，进一步为异质结构。本发明所得的复合氧化物MgO/ZnxMgl x0为六边形片状物，其表面粗糙。
[0012]本发明另一方面还提供了复合氧化物ZnxMg1 x0在紫外光催化下去除有机染料方面的应用。所述有机染料主要是阳离子染料罗丹明B和阴离子染料甲基橙。
[0013]本发明的合成原料成本低，合成方法较为简单，且该类复合氧化物具有稳定的紫外光催化活性，对阴离子染料甲基橙、阳离子染料罗丹明B等有机染料具有较好的光催化降解效果，基于吸附作用又能够进行具有光催化活性的复合氧化物的制备，能够使材料实现集有机微污染物吸附、光催化降解于一体，因此在用作净水材料方面具有广阔的应用价值和发展前景。
【附图说明】
[0014]图1为实施例1所制得的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMg1x0的X射线衍射图谱及MgO、ZnO的标准XRD图谱。
[0015]图2-a为实施例1所制得的多孔氢氧化镁的SEM扫描电镜图。
[0016]图2-b为实施例1所制得的多孔氢氧化镁负载Zn2+后的SEM扫描电镜图。
[0017]图2-c、2-d为实施例1所制得的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMg1 x0的SEM扫描电镜图。
[0018]图3为实施例1所制得的吸附不同浓度Zn2+并焙烧后的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMg1 x0的紫外吸收光谱曲线。
[0019]图4为实施例1所制得的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMg1x0的EDS能谱图。
[0020]图5为实施例1所制得的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMg1x0对阳离子染料罗丹明B的光催化降解曲线。
[0021]图6为实施例1所制得的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMg1x0对阴离子染料甲基橙的光催化降解曲线。
【具体实施方式】
[0022]以下提供了本发明所述的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMg1 x0的制备方法的【具体实施方式】。
[0023]实施例1、制备多孔状氢氧化镁
[0024]称量0.6g硝酸镁固体，将其放入尚压反应爸后添加6ml去呙子水溶解，随后再量取4ml氨水并注入硝酸镁溶液中，摇匀，最后称量0.2g十二烷基硫酸钠(SDS)加入高压反应釜中，水热反应温度180°C，反应时间为12h。反应结束后，将混合液体反复用酒精和去离子水洗涤、过滤，干燥后制得多孔氢氧化镁粉末。
[0025]称量0.1g多孔氢氧化镁粉末放入40ml的ZnSO4S液中，ZnSO 4溶液含Zn 2+浓度为455mg/L，超声30s分散均匀，后于空气中静置12h，使氢氧化镁吸附Zn2+达到平衡，过滤，得白色粉末。
[0026]将所得到的白色粉末在空气中600°C环境下煅烧，从室温升到煅烧温度的平均升温速率控制在5°C /min,保温时间lh，即可得复合氧化物ZnxMg1 x0粉末。经过与标准JCPDS卡片N0.45-0946 (MgO)和N0.36-1451 (ZnO)对比后发现，该复合氧化物包含MgO和ZnO的主峰相(由图1所示)。负载Zn2+的Mg (OH) 2纳米颗粒基本形貌不发生改变(图2a和2b)，但经过程序升温煅烧后其纳米微平面变得较为粗糙(图2c和2b)，这是由于煅烧后该物质由负载Zn2+的Mg(OH) 2变为MgO和ZnO复合物，其XRD图谱也显示出了较大的变化。
[0027]通过调节Zn2+浓度，使Mg(OH) 2纳米片吸附了不同量的Zn 2+，经过焙烧后，随着吸附的Zn2+浓度提高，复合氧化物的吸收边出现蓝移现象(图3)，说明该物质不是单纯的ZnO与MgO的复合体，而是二者的复合结构，进而通过吸附不同浓度的Zn2+，调节复合氧化物的禁带宽度，使其具备紫外光催化活性。
[0028]以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMg1 x0对于阴离子染料(例如甲基橙)和阳离子染料(例如罗丹明B)均具有较强的光催化降解效果(见图5和图6)。
[0029]实施例2、采用实施例1的复合氧化物ZnxMg1 x0对阳离子染料罗丹明B的光催化降解实验
[0030]量取浓度为10mg/L的阳离子染料罗丹明B溶液60ml，并称取质量为0.05g的纳米级复合氧化物ZnxMg1 x0放入阳离子染料罗丹明B染料溶液中，超声30s分散均匀，在空气中静置30min后，将该混合溶液置于紫外光照下并搅拌，分别于超声后Omin、15min、30min、45min、60min、75min、90min、105min、120min、150min、180min、210min 以及 240min 时取 2ml溶液离心分离取上清液测其吸光度，可得到复合氧化物ZnxMg1 x0对阳离子染料罗丹明B溶液的光催化降解的动力学曲线(如图5所示)。
[0031]实施例3、采用实施例1的复合氧化物ZnxMg1 x0对阴离子染料甲基橙的光催化降解实验
[0032]量取浓度为10mg/L的阴离子染料甲基橙溶液60ml，并称取质量为0.05g的纳米级复合氧化物ZnxMg1 x0放入阴离子染料甲基橙染料溶液中，超声30s分散均匀，在空气中静置30min后，将该混合溶液置于紫外光照下并搅拌，分别于lmin、15min、30min、45min、60min、75min、90min、105min、120min、150min、180min、210min 以及 240min 时取 2ml 溶液离心分离取上清液测其吸光度，可得到复合氧化物ZnxMg1 x0对阴离子染料甲基橙溶液的光催化降解的动力学曲线(如图6所示)。
[0033]以上实例I所述的仅是本发明的主要实施方案，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以对该以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMg1 x0做出若干修饰和完善，这些修饰和完善也应视为本发明的保护范围内。
【主权项】
1.以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMgl x0的制备方法，0〈χ〈1，其特征在于，主要按照下列步骤制备的:以硝酸镁溶液和氨水为原料，以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂，采用水热法在高压反应釜中制得多孔氢氧化镁；后将该多孔氢氧化镁置于ZnSO4溶液中吸附Zn'过滤后得负载Zn2+的氢氧化镁白色粉末；再将该粉末在管式炉中煅烧制得。2.按照权利要求1的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMgl x0的制备方法，其特征在于，所述硝酸镁溶液使用的硝酸镁固体和去离子水的配比为0.6g:6ml。3.按照权利要求1的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMgl x0的制备方法，其特征在于，所述硝酸镁、氨水和SDS的配比为0.6g:4ml:0.2g，氨水的质量百分比浓度为25%?28%。4.按照权利要求1的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMgl x0的制备方法，其特征在于，所述水热法的反应温度优选为180°C，反应时间为12小时。5.按照权利要求1的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMgl x0的制备方法，其特征在于，多孔氢氧化镁吸附Zn2+离子时，氢氧化镁吸附剂置于ZnSO4溶液中，超声分散30s，后置于空气中12h，过滤得白色粉末。6.按照权利要求1的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMgl x0的制备方法，其特征在于，将所得到的白色粉末在空气中600°C环境下煅烧，从室温升到煅烧温度的平均升温速率控制在5°C /min，保温时间lh，即可得复合氧化物ZnxMg1 x0粉末。7.按照权利要求1的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMgl x0的制备方法，其特征在于，每0.1g氢氧化镁吸附剂优选对应吸附ZnSO4 (0.04-0.12) g的溶液。8.按照权利要求1-7的任一项方法得到的以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMgl x0用于在紫外光催化下去除有机染料，所述有机染料主要是阳离子染料罗丹明B和阴离子染料甲基橙。
【专利摘要】一种以氧化镁为基质的复合氧化物ZnxMg1-xO的制备方法，属于无机功能材料的技术领域。以硝酸镁溶液和氨水为原料，以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂，采用水热法在高压反应釜中制得多孔氢氧化镁；后将该多孔氢氧化镁置于ZnSO4溶液中吸附Zn2+，过滤后得负载Zn2+的氢氧化镁白色粉末；再将该粉末在管式炉中煅烧制得。本发明的合成原料成本低，合成方法较为简单，且该类复合氧化物具有稳定的紫外光催化活性，对阴离子染料甲基橙、阳离子染料罗丹明B等有机染料具有较好的光催化降解效果。
【IPC分类】C02F1/32, B01J23/06, A62D3/10
【公开号】CN105126806
【申请号】CN201510446403
【发明人】王金淑, 王琳琳, 吴俊书, 李洪义, 杜玉成, 贾新建, 张晓菲
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月27日