O的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0制備方法，屬于無機(jī)功能材料的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，越來越多的工礦業(yè)廢水、生活污水等未經(jīng)適當(dāng)處理就直接排放，引起水域很多的污染，特別突出的是環(huán)境中重金屬離子和有色染料兩大類的污染問題，并且隨著城市人口的增長和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，該類污染正在逐年加劇，因此如何合理、有效地去除污水中的重金屬離子和有色染料成為一項(xiàng)迫切的任務(wù)。
[0003]近年來，金屬氧化物具有豐富的表面功能基團(tuán)，多樣的化學(xué)組分以及眾多的機(jī)構(gòu)，金屬氧化物被廣泛應(yīng)用于污水處理并表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附、光催化性能。多孔氫氧化鎂納米片對偶氮染料和重金屬離子Zn' Cd2+等具有較好的吸附移除作用，本發(fā)明在基于多孔氫氧化鎂對Zn2+的吸附作用基礎(chǔ)上，進(jìn)一步可控合成出以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0，它對陰離子染料甲基橙、陽離子染料羅丹明B等有機(jī)染料具有較好的光催化降解效果，并且他們納米級尺寸的整體結(jié)構(gòu)也較易從水中分離。本發(fā)明采用一種高效的合成方法制備復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0，提供了一種集微污染物吸附、光催化降解于一體的無毒且經(jīng)濟(jì)的水處理劑的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種能夠光催化降解有機(jī)染料的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化ZnxMg1 Χ0(0〈χ〈1)的制備方法。
[0005]本發(fā)明所提供的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0是主要按照下列步驟制備的:以硝酸鎂溶液和氨水為原料，以十二烷基硫酸鈉(SDS)為表面活性劑，采用水熱法在高壓反應(yīng)釜中制得多孔氫氧化鎂；后將該多孔氫氧化鎂置于ZnSO4溶液中吸附Zn 2+，過濾后得負(fù)載Zn2+的氫氧化鎂白色粉末；再將該粉末在管式爐中煅燒制得。
[0006]上述方法中，所述硝酸鎂溶液使用的硝酸鎂固體和去離子水的配比為0.6g:6ml。
[0007]上述方法中，所述硝酸鎂、氨水和SDS的配比為0.6g:4ml:0.2g，氨水的質(zhì)量百分比濃度為25%?28%。
[0008]上述方法中，所述水熱法的反應(yīng)溫度優(yōu)選為180°C，反應(yīng)時間為12小時。
[0009]將所得到的白色粉末在空氣中600°C環(huán)境下煅燒，從室溫升到煅燒溫度的平均升溫速率控制在5°C /min，保溫時間lh，即可得復(fù)合氧化物MgfVZnxMg1 x0粉末。
[0010]所述的多孔氫氧化鎂吸附Zn2+離子時，每0.1g氫氧化鎂吸附劑優(yōu)選對應(yīng)吸附ZnSO4(0.04-0.12) g的溶液。氫氧化鎂吸附劑置于ZnSO4溶液中，超聲分散30s，后置于空氣中12h，過濾得白色粉末。
[0011]采用本發(fā)明方法得到的復(fù)合氧化物MgfVZnxMg1 x0為MgO上負(fù)載ZnxMg1 x0，進(jìn)一步為異質(zhì)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所得的復(fù)合氧化物MgO/ZnxMgl x0為六邊形片狀物，其表面粗糙。
[0012]本發(fā)明另一方面還提供了復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0在紫外光催化下去除有機(jī)染料方面的應(yīng)用。所述有機(jī)染料主要是陽離子染料羅丹明B和陰離子染料甲基橙。
[0013]本發(fā)明的合成原料成本低，合成方法較為簡單，且該類復(fù)合氧化物具有穩(wěn)定的紫外光催化活性，對陰離子染料甲基橙、陽離子染料羅丹明B等有機(jī)染料具有較好的光催化降解效果，基于吸附作用又能夠進(jìn)行具有光催化活性的復(fù)合氧化物的制備，能夠使材料實(shí)現(xiàn)集有機(jī)微污染物吸附、光催化降解于一體，因此在用作凈水材料方面具有廣闊的應(yīng)用價值和發(fā)展前景。
【附圖說明】
[0014]圖1為實(shí)施例1所制得的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMg1x0的X射線衍射圖譜及MgO、ZnO的標(biāo)準(zhǔn)XRD圖譜。
[0015]圖2-a為實(shí)施例1所制得的多孔氫氧化鎂的SEM掃描電鏡圖。
[0016]圖2-b為實(shí)施例1所制得的多孔氫氧化鎂負(fù)載Zn2+后的SEM掃描電鏡圖。
[0017]圖2-c、2-d為實(shí)施例1所制得的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0的SEM掃描電鏡圖。
[0018]圖3為實(shí)施例1所制得的吸附不同濃度Zn2+并焙燒后的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0的紫外吸收光譜曲線。
[0019]圖4為實(shí)施例1所制得的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMg1x0的EDS能譜圖。
[0020]圖5為實(shí)施例1所制得的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMg1x0對陽離子染料羅丹明B的光催化降解曲線。
[0021]圖6為實(shí)施例1所制得的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMg1x0對陰離子染料甲基橙的光催化降解曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下提供了本發(fā)明所述的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0的制備方法的【具體實(shí)施方式】。
[0023]實(shí)施例1、制備多孔狀氫氧化鎂
[0024]稱量0.6g硝酸鎂固體，將其放入尚壓反應(yīng)爸后添加6ml去咼子水溶解，隨后再量取4ml氨水并注入硝酸鎂溶液中，搖勻，最后稱量0.2g十二烷基硫酸鈉(SDS)加入高壓反應(yīng)釜中，水熱反應(yīng)溫度180°C，反應(yīng)時間為12h。反應(yīng)結(jié)束后，將混合液體反復(fù)用酒精和去離子水洗滌、過濾，干燥后制得多孔氫氧化鎂粉末。
[0025]稱量0.1g多孔氫氧化鎂粉末放入40ml的ZnSO4S液中，ZnSO 4溶液含Zn 2+濃度為455mg/L，超聲30s分散均勻，后于空氣中靜置12h，使氫氧化鎂吸附Zn2+達(dá)到平衡，過濾，得白色粉末。
[0026]將所得到的白色粉末在空氣中600°C環(huán)境下煅燒，從室溫升到煅燒溫度的平均升溫速率控制在5°C /min,保溫時間lh，即可得復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0粉末。經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)JCPDS卡片N0.45-0946 (MgO)和N0.36-1451 (ZnO)對比后發(fā)現(xiàn)，該復(fù)合氧化物包含MgO和ZnO的主峰相(由圖1所示)。負(fù)載Zn2+的Mg (OH) 2納米顆?；拘蚊膊话l(fā)生改變(圖2a和2b)，但經(jīng)過程序升溫煅燒后其納米微平面變得較為粗糙(圖2c和2b)，這是由于煅燒后該物質(zhì)由負(fù)載Zn2+的Mg(OH) 2變?yōu)镸gO和ZnO復(fù)合物，其XRD圖譜也顯示出了較大的變化。
[0027]通過調(diào)節(jié)Zn2+濃度，使Mg(OH) 2納米片吸附了不同量的Zn 2+，經(jīng)過焙燒后，隨著吸附的Zn2+濃度提高，復(fù)合氧化物的吸收邊出現(xiàn)藍(lán)移現(xiàn)象(圖3)，說明該物質(zhì)不是單純的ZnO與MgO的復(fù)合體，而是二者的復(fù)合結(jié)構(gòu)，進(jìn)而通過吸附不同濃度的Zn2+，調(diào)節(jié)復(fù)合氧化物的禁帶寬度，使其具備紫外光催化活性。
[0028]以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0對于陰離子染料(例如甲基橙)和陽離子染料(例如羅丹明B)均具有較強(qiáng)的光催化降解效果(見圖5和圖6)。
[0029]實(shí)施例2、采用實(shí)施例1的復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0對陽離子染料羅丹明B的光催化降解實(shí)驗(yàn)
[0030]量取濃度為10mg/L的陽離子染料羅丹明B溶液60ml，并稱取質(zhì)量為0.05g的納米級復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0放入陽離子染料羅丹明B染料溶液中，超聲30s分散均勻，在空氣中靜置30min后，將該混合溶液置于紫外光照下并攪拌，分別于超聲后Omin、15min、30min、45min、60min、75min、90min、105min、120min、150min、180min、210min 以及 240min 時取 2ml溶液離心分離取上清液測其吸光度，可得到復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0對陽離子染料羅丹明B溶液的光催化降解的動力學(xué)曲線(如圖5所示)。
[0031]實(shí)施例3、采用實(shí)施例1的復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0對陰離子染料甲基橙的光催化降解實(shí)驗(yàn)
[0032]量取濃度為10mg/L的陰離子染料甲基橙溶液60ml，并稱取質(zhì)量為0.05g的納米級復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0放入陰離子染料甲基橙染料溶液中，超聲30s分散均勻，在空氣中靜置30min后，將該混合溶液置于紫外光照下并攪拌，分別于lmin、15min、30min、45min、60min、75min、90min、105min、120min、150min、180min、210min 以及 240min 時取 2ml 溶液離心分離取上清液測其吸光度，可得到復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0對陰離子染料甲基橙溶液的光催化降解的動力學(xué)曲線(如圖6所示)。
[0033]以上實(shí)例I所述的僅是本發(fā)明的主要實(shí)施方案，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還可以對該以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0做出若干修飾和完善，這些修飾和完善也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMgl x0的制備方法，0〈χ〈1，其特征在于，主要按照下列步驟制備的:以硝酸鎂溶液和氨水為原料，以十二烷基硫酸鈉(SDS)為表面活性劑，采用水熱法在高壓反應(yīng)釜中制得多孔氫氧化鎂；后將該多孔氫氧化鎂置于ZnSO4溶液中吸附Zn'過濾后得負(fù)載Zn2+的氫氧化鎂白色粉末；再將該粉末在管式爐中煅燒制得。2.按照權(quán)利要求1的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMgl x0的制備方法，其特征在于，所述硝酸鎂溶液使用的硝酸鎂固體和去離子水的配比為0.6g:6ml。3.按照權(quán)利要求1的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMgl x0的制備方法，其特征在于，所述硝酸鎂、氨水和SDS的配比為0.6g:4ml:0.2g，氨水的質(zhì)量百分比濃度為25%?28%。4.按照權(quán)利要求1的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMgl x0的制備方法，其特征在于，所述水熱法的反應(yīng)溫度優(yōu)選為180°C，反應(yīng)時間為12小時。5.按照權(quán)利要求1的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMgl x0的制備方法，其特征在于，多孔氫氧化鎂吸附Zn2+離子時，氫氧化鎂吸附劑置于ZnSO4溶液中，超聲分散30s，后置于空氣中12h，過濾得白色粉末。6.按照權(quán)利要求1的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMgl x0的制備方法，其特征在于，將所得到的白色粉末在空氣中600°C環(huán)境下煅燒，從室溫升到煅燒溫度的平均升溫速率控制在5°C /min，保溫時間lh，即可得復(fù)合氧化物ZnxMg1 x0粉末。7.按照權(quán)利要求1的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMgl x0的制備方法，其特征在于，每0.1g氫氧化鎂吸附劑優(yōu)選對應(yīng)吸附ZnSO4 (0.04-0.12) g的溶液。8.按照權(quán)利要求1-7的任一項(xiàng)方法得到的以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMgl x0用于在紫外光催化下去除有機(jī)染料，所述有機(jī)染料主要是陽離子染料羅丹明B和陰離子染料甲基橙。
【專利摘要】一種以氧化鎂為基質(zhì)的復(fù)合氧化物ZnxMg1-xO的制備方法，屬于無機(jī)功能材料的技術(shù)領(lǐng)域。以硝酸鎂溶液和氨水為原料，以十二烷基硫酸鈉(SDS)為表面活性劑，采用水熱法在高壓反應(yīng)釜中制得多孔氫氧化鎂；后將該多孔氫氧化鎂置于ZnSO4溶液中吸附Zn2+，過濾后得負(fù)載Zn2+的氫氧化鎂白色粉末；再將該粉末在管式爐中煅燒制得。本發(fā)明的合成原料成本低，合成方法較為簡單，且該類復(fù)合氧化物具有穩(wěn)定的紫外光催化活性，對陰離子染料甲基橙、陽離子染料羅丹明B等有機(jī)染料具有較好的光催化降解效果。
【IPC分類】C02F1/32, B01J23/06, A62D3/10
【公開號】CN105126806
【申請?zhí)枴緾N201510446403
【發(fā)明人】王金淑, 王琳琳, 吳俊書, 李洪義, 杜玉成, 賈新建, 張曉菲
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月27日