一種能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料及其可控合成與應(yīng)用制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料及其可控合成與應(yīng)用。該復(fù)合納米材料的制備步驟如下：將氧化銅分散于去離子水中,超聲震蕩，得反應(yīng)液；利用脈沖激光輻照上述反應(yīng)液；輻照完成后取溶液，經(jīng)離心、超聲，即得介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料。本發(fā)明專利技術(shù)制備的復(fù)合納米材料對甲基藍吸附速度快、效率高，能以較少的用量可以在短時間內(nèi)達到較高的吸附量，制備方法簡單有效，成本低，綠色環(huán)保，極大地簡化了納米材料的合成。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料及其可控合成與應(yīng)用
本專利技術(shù)涉及一種能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料及其可控合成與應(yīng)用，屬于新型納米材料的制備及應(yīng)用領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
清潔的淡水資源是自然界中生物物種得以存活的必不可少的基本條件，更是人類健康生活的至關(guān)重要的先決條件。然而，隨著印染、造紙、醫(yī)藥、紡織、電鍍等精細化工的迅速發(fā)展，排放出的大量有機污染物對目前有限的淡水資源構(gòu)成嚴重破壞。尤其是含有復(fù)雜苯環(huán)和芳香雜環(huán)化合物的有機污染物，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被光、熱和氧化劑等降解，排放到大自然中會長時間污染地下水源；同時也是白血病、腎臟和肝臟腫瘤、腦細胞先天性缺陷等日益高發(fā)疾病的重要根源之一。其中，最為代表性的污染物是甲基藍。這是一種典型的芳香雜環(huán)化合物，在目前精細化工中占據(jù)重要地位，甲基藍的處理成為目前污水治理的主要問題之一。目前，研究人員利用基于半導(dǎo)體@金屬復(fù)合型納米材料對甲基藍進行光催化降解，雖取得一定的效果，但合成過程中需要精細調(diào)節(jié)反應(yīng)試劑和穩(wěn)定劑的濃度及反應(yīng)溫度和時間等反應(yīng)條件，并且通常需要引入大量貴金屬Ag,Au,Pt等，必然提高了催化劑的成本，不利于實際推廣(Water.Res.，2016,88,428；Environ.Int,2016,91,94；Chem.Soc.Rev.,2012,41,782–796)。采用納米材料作為吸附劑來吸附甲基藍，不僅可以克服光催化降解甲基藍過程中必須使用外界光源的缺點，而且可以大大降低貴金屬元素的使用。因此，具有高效吸附能力的新型納米材料已經(jīng)成為研究焦點。為了制備具有高效吸附有機物性能的納米材料，多元醇催化氧化法、溶劑熱蒸法、水熱法和模板法等制備方法得到了大量關(guān)注。目前，已有大量研究證實，通過合成表面多孔或粗糙的特定納米結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對甲基藍的有效吸附，例如，通過聚多巴胺聚合物輔助合成的Fe3O4@Ag復(fù)合納米材料在甲基藍吸附過程中具有一定的優(yōu)勢(ACSAppl.Mater.Interfaces，2014,6,8845)。然而，絕大多數(shù)的合成過程中通常會采用復(fù)雜的化學(xué)試劑，并引入多種分散劑、活性劑、穩(wěn)定劑和輔助試劑等，其中甚至?xí)◣в斜江h(huán)或鹵素的有機化合物，盡管經(jīng)過后期嚴格復(fù)雜的提純工藝，納米材料也將不可避免地攜帶上述殘留物質(zhì)，在甲基藍污水處理過程中必將帶來二次污染。中國專利文獻CN103191725A公開了一種BiVO4/Bi2WO6復(fù)合半導(dǎo)體材料及其水熱制備方法和應(yīng)用，其名義組分為：(1-x)BiVO4/xBi2WO6，其中x＝5-95mol％。該專利技術(shù)所制備的復(fù)合半導(dǎo)體具有分散性好，晶體結(jié)構(gòu)和形貌可控，比表面積大，對有機染料亞甲基藍具有較好的吸附效果，且可見光響應(yīng)活性高，化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點。但是，吸附效果欠佳，制備過程繁瑣，水熱制備過程中需要嚴格控制反應(yīng)液的PH值和高溫環(huán)境，而且需要耗費大量的時間。中國專利文獻CN105107463A公開了一種磷鎢酸復(fù)合材料的制備及對亞甲基藍吸附性能實驗方法，以Dawson型H6P2W18O62和金屬有機骨架MOF-5為原料，采用溶劑熱制備吸附劑H6P2W18O62/MOF-5復(fù)合材料。該專利技術(shù)通過H6P2W18O62對MOF-5進行改性合成了有機骨架復(fù)合材料H6P2W18O62/MOF-5，改性后的材料對亞甲基藍(MB)溶液吸附效果較好。但是，該專利技術(shù)中所需要的吸附劑H6P2W18O62/MOF-5復(fù)合材料在制備過程中用到的部分試劑具有一定的毒性，會對人體造成一定的傷害，且吸附效果欠佳。科研人員一直在努力優(yōu)化常規(guī)技術(shù)，但同時更加迫切需要一種新的合成方法，其能夠兼具簡便、環(huán)保、高效等特點，避免合成過程中使用復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)試劑，最大限度地降低稀有金屬和貴金屬的使用，在可控合成廉價、低成本的復(fù)合型納米材料領(lǐng)域取得突破進展。此項工作是推進納米材料在污水處理領(lǐng)域取得突破性進展的至關(guān)重要環(huán)節(jié)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供一種能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料。利用激光液相輻照技術(shù)制備得到的復(fù)合納米材料具有高效快速的甲基藍吸附能力，制備方法簡單、綠色環(huán)保、成本低。本專利技術(shù)還提供一種能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料的可控合成和應(yīng)用。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料，所述復(fù)合納米材料中氧化銅的質(zhì)量含量為45-65％，氧化亞銅的質(zhì)量含量為35-55％。根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的，所述介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料的孔徑大小為4-8nm。上述能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料的可控合成，包括步驟如下：(1)將氧化銅分散于去離子水中,超聲震蕩，得反應(yīng)液；(2)利用脈沖激光輻照步驟(1)得到的反應(yīng)液；(3)輻照完成后取溶液，經(jīng)離心、超聲，即得介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料。根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的，所述步驟(1)中氧化銅與去離子水的質(zhì)量比為1：150-1：200。優(yōu)選的，所述步驟(1)中氧化銅與去離子水的質(zhì)量比為1：187.5。根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的，所述步驟(1)中超聲震蕩時間為5-20min，超聲震蕩溫度為室溫。根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的，所述步驟(2)中輻照波長為500-1100nm，脈寬為10ns，頻率為10Hz，功率密度為0.02-0.04GW/cm2；反應(yīng)液面激光束光斑尺寸為6-10mm。優(yōu)選的，所述步驟(2)中輻照波長為532nm，脈寬為10ns，頻率為10Hz，功率密度為0.03GW/cm2；反應(yīng)液面激光束光斑尺寸為8mm。根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的，所述步驟(2)利用脈沖激光輻照20-90min。根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的，所述步驟(3)中離心轉(zhuǎn)速為15000-18000rpm，離心時間為10-20min。上述能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料應(yīng)用于去除污水中的甲基藍。利用上述介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料吸附污水中的甲基藍的方法，包括步驟如下：將介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料加入到甲基藍濃度為80mg/L、PH值為6.9-7.1、溫度為25-29℃的污水中，所述介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料的加量為3-5g/10L污水，甲基藍吸附到介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料表面，1min吸附完成，離心除去沉淀。有益效果：1.本專利技術(shù)直接利用激光輻照裂解技術(shù)，有效地制備得到尺寸較小的復(fù)合納米材料，其直徑為60-100nm，遠小于單純氧化銅的尺寸(120-200nm)；納米材料的結(jié)構(gòu)得到修飾，最終形成介孔(孔徑4-8nm)結(jié)構(gòu)的納米材料；同時，所制備的納米材料為特定晶型的氧化亞銅和氧化銅的復(fù)合納米材料，能夠更好的發(fā)揮氧化銅和氧化亞銅的協(xié)同作用；這些因素極大的提高了納米材料的吸附活性。2.本專利技術(shù)的制備方法無須外界提供模板和高溫高壓的條件，PH為中性無需調(diào)節(jié)，不需要添加其它試劑，不會對人體和環(huán)境造成任何傷害，最大限度減少使用反應(yīng)試劑，方法簡單有效，成本低，綠色環(huán)保，極大簡化了納米材料的合成。3.本專利技術(shù)制備得到的復(fù)合納米材料在甲基藍溶液進行吸附的過程中，不需要任何長時間攪拌混合來充分接觸的前期準備，而且相比單純氧化銅吸附速度更快，效率更高，以較少的用量可以在短時間內(nèi)達到較高的吸附量，快速高效，為有機污染物本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料，其特征在于，所述復(fù)合納米材料中氧化銅的質(zhì)量含量為45?65％，氧化亞銅的質(zhì)量含量為35?55％。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料，其特征在于，所述復(fù)合納米材料中氧化銅的質(zhì)量含量為45-65％，氧化亞銅的質(zhì)量含量為35-55％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料，其特征在于，所述介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料的孔徑大小為4-8nm。3.一種能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料的可控合成，包括步驟如下：(1)將氧化銅分散于去離子水中,超聲震蕩，得反應(yīng)液；(2)利用脈沖激光輻照步驟(1)得到的反應(yīng)液；(3)輻照完成后取溶液，經(jīng)離心、超聲，即得介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料的可控合成，其特征在于，所述步驟(1)中氧化銅與去離子水的質(zhì)量比為1：150-1：200；優(yōu)選的，所述步驟(1)中氧化銅與去離子水的質(zhì)量比為1：187.5。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能高效吸附甲基藍的介孔型氧化亞銅與氧化銅復(fù)合納米材料的可控合成，其特征在于，所述步驟(1)中超聲震蕩時間為5-20...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳明，王鐵軍，王大猛，張華，徐林林，
申請(專利權(quán))人：山東大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37