一种有效去除低浓度磷酸根的层状双金属氧化物吸附剂制备方法_2

文档序号:9313725阅读:来源:国知局
物纳米片。
[0015] 由上述制备方法制备所得的层状双金属氧化物吸附剂,适合于水体中低浓度磷酸 根的吸附应用,所述的应用是将层状双金属氧化物吸附剂加入到磷酸根浓度为2mg/L的水 溶液中,室温振荡反应5小时。
[0016] 本发明与现有技术相比,主要的有益效果和优点在于:
[0017] 1)本发明所述的有效去除低浓度磷酸根的层状双金属氧化物吸附剂制备方法,解 决了传统共沉淀法制备前驱体LDH时存在的聚集、粒径大、粒径分布范围宽、比表面积小等 缺陷,呈现出了粒径小、粒径分布范围窄、比表面积大、片层薄、孔容小等特点,相应地,高温 煅烧产物层状双金属氧化物具有比表面积大、吸附性能高的优点。
[0018] 2)本发明所述的制备方法,在制备前驱体LDH时采用的三组份反相微乳液体系组 分简单,不含表面活性剂,产物纯化时不存在去除表面活性剂的繁琐过程;前驱体LDH高温 煅烧后即可制得层状双金属氧化物吸附剂,因此制备高效层状双金属氧化物吸附剂更加简 单环保。
[0019] 3)本发明所采用的反相微乳液体系为离子液体包水反相微乳液,相比于现有微乳 液体系,更加符合绿色化学的要求。
[0020] 4)由本发明所述制备方法所得的层状双金属氧化物吸附剂,对水体中低浓度磷酸 根的吸附性能大大优于LDH,并且制备方法操作简单、条件温和、成本低。
【附图说明】:
[0021 ] 图1为实施例2、对比例1~3所得样品的XRD衍射图。
[0022] 图2为实施例2、对比例1~2所得样品的N2吸附脱附等温线和孔径分布图。
[0023] 图3为实施例2、对比例1~3所得样品的扫描电镜照片。
[0024] 图4为实施例2所得层状双金属氧化物吸附剂的原子力显微镜照片(a)和a图中 沿红色直线的横断面分析(b)。
【具体实施方式】:
[0025] 为进一步理解本发明,下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明,但并不以 任何方式限制本发明。
[0026] 实施例1 :
[0027] 1)分别称取MgCl2 · 6H20和AlCl3 · 9H20,加入去离子水,配制总金属离子浓度为 0. 45mol/L,MgCljP AlCl 3的摩尔浓度比为2 :1 ;向该混合盐溶液中加入N,N-二甲基甲酰胺 (DMF)和疏水性离子液体BmimPF6,其中混合盐溶液、DMF和BmimPF 6的体积比为4 :48 :48, 室温下磁力搅拌40min,待溶液由混浊变为透明,制备得到了反相微乳液A ;
[0028] 2)取一定体积浓度为25 %的氨水,向其中加入DMF和BmimPF6,使25 %的氨水、DMF 和BmimPF6的体积比为4 :48 :48,室温下磁力搅拌40min,待溶液由混池变为透明,制备得到 了反相微乳液B ;
[0029] 3)在磁力搅拌条件下,将反相微乳液A和反相微乳液B同时滴定,控制pH在9. 0~ 10. 0之间,室温搅拌反应12h,之后在75°C条件下老化24h,所得浆液在1000 Orpm转速下离 心lOmin,依次用DMF、无水乙醇和去离子水分别洗涤2次,60°C真空下干燥12小时,得前驱 体小粒径超薄层状双金属氧化物纳米片。
[0030] 4)将步骤3)所得的前驱体小粒径超薄层状双金属氢氧化物纳米片干粉放入马弗 炉中,于空气气氛中在500°C条件下煅烧5小时,得层状双金属氧化物吸附剂,记为LDO a。
[0031] 实施例2:
[0032] 1)参照实施例1步骤1)中的方法和制备条件,只改变混合盐溶液、DMF和BmimPF6 的体积比为7 :46. 5 :46. 5,制备得到了反相微乳液A ;
[0033] 2)参照实施例1步骤2)中的方法和制备条件,只改变混合盐溶液、DMF和BmimPF6 的体积比为7 :46. 5 :46. 5,制备得到了反相微乳液B ;
[0034] 3)采用实施例1步骤3)中的方法和制备条件,得到前驱体小粒径超薄类水滑石纳 米片;
[0035] 4)采用实施例1步骤4)中的方法和制备条件,煅烧上步得到的前驱体小粒径超薄 类水滑石纳米片,得层状双金属氧化物吸附剂,记为LDO b。
[0036] 实施例3 :
[0037] 1)参照实施例1步骤1)中的方法和制备条件,只改变混合盐溶液、DMF和BmimPF6 的体积比为7 :31 :62,制备得到了反相微乳液A ;
[0038] 2)参照实施例1步骤2)中的方法和制备条件,只改变混合盐溶液、DMF和BmimPF6 的体积比为7 :31 :62,制备得到了反相微乳液B ;
[0039] 3)采用实施例1步骤3)中的方法和制备条件,得到前驱体小粒径超薄类水滑石纳 米片;
[0040] 4)采用实施例1步骤4)中的方法和制备条件,煅烧上步得到的前驱体小粒径超薄 类水滑石纳米片,得层状双金属氧化物吸附剂,记为LDO。。
[0041] 实施例4:
[0042] 1)采用实施例2步骤1)中的方法和制备条件,制备得到了反相微乳液A ;
[0043] 2)采用实施例2步骤2)中的方法和制备条件,制备得到了反相微乳液B;
[0044] 3)采用实施例1步骤3)中的方法和制备条件,只是将老化时间减少到12h,得到 前驱体小粒径超薄类水滑石纳米片;
[0045] 4)采用实施例1步骤4)中的方法和制备条件,煅烧上步得到的前驱体小粒径超薄 类水滑石纳米片,得层状双金属氧化物吸附剂,记为UXV
[0046] 实施例5 :
[0047] 1)采用实施例2步骤1)中的方法和制备条件,制备得到了反相微乳液A ;
[0048] 2)采用实施例2步骤2)中的方法和制备条件,制备得到了反相微乳液B;
[0049] 3)采用实施例1步骤3)中的方法和制备条件,只是将反应温度降低为25°C,得到 前驱体小粒径超薄类水滑石纳米片。
[0050] 4)采用实施例1步骤4)中的方法和制备条件,煅烧上步得到的前驱体小粒径超薄 类水滑石纳米片,得层状双金属氧化物吸附剂,记为LDOy
[0051] 对比例1 :
[0052] 1)分别称取MgCl2 · 6H20和AlCl3 · 9H20,加入去离子水,配制总金属离子浓度为 0. 45mol/L,MgCljP AlCl 3的摩尔浓度比为2 :1,制备得到了溶液A ;
[0053] 2)浓度为25% (w/w)的氨水为溶液B ;
[0054] 3)在磁力搅拌条件下,将溶液A和溶液B同时滴定,控制pH在9. 0~10. 0之间, 室温搅拌反应12h,之后在75°C条件下老化24h,所得衆液在1000 Orpm转速下离心10min, 依次用DMF、无水乙醇和去离子水分别洗涤2次,60°C真空下干燥12小时,得到LDH。
[0055] 对比例2 :
[0056] 按照实施2中步骤1)~3)的方法和条件,制备得到前驱体小粒径超薄类水滑石 纳米片,记为LDH-M。
[0057] 对比例3 :
[0058] 将实施例2所得的样品LDHb在去离子水中搅拌反应2小时,得到恢复的层状双金 属氢氧化物,记为LDH r。
[0059] 图1是实施例2、对比例1~3所得样品的XRD结果图。图中LDH、LDH-M和LDH1^ 三个样品均在低2 Θ处出现了类水滑石003、006、和009晶面三个特征衍射峰,其中LDH-M 和0)氏与LDH样品特征峰相比,其峰宽明显变宽,强度明显变弱,说明采用本发明所述的双 微乳液共沉淀法方法制备的前驱体LDH纳米片结晶度较低,由双金属氧化物水合恢复后其 结晶度变低。三个样品的d M3值在0. 78~0. 80nm之间,与Cl-LDH相当,它们的晶胞参数a 和b (a = b = 2dn。)约为0.304 A,与文献值一致。衍射峰的宽度和强度很好地反映着样品 的结晶度。在高2 Θ处三个样品也都出现了 110和113衍射峰,但很明显LDH-M和0)氏与 LDH样品特征峰相比,110和113衍射峰不但重叠,而且强度变弱、峰宽变宽了,说明采用本 发明所述的双微乳液共沉淀法方法制备的前驱体LDH纳米片和由双金属氧化物水合恢复 所得的LDH结晶度均较低,而且片层很薄。当LDH-M经500°C煅烧5小时后生成了层状双金 属氧化物,XRD显示原有的片层结构坍塌,结合的氢氧根和层间的水分子失去,同时出现了 新的氧化物相
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