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