氣凝膠納米復合材料的制備方法
【技術領域】
[000?]本發(fā)明屬于新材料制備技術領域，具體涉及一種Fex0y/Si02氣凝膠納米復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]氣凝膠是一種以氣體為分散介質的具有三維網(wǎng)絡結構的多孔性凝聚態(tài)物質，其孔隙率可達80 %?99.8 % Ae3OVS12和a-Fe203/Si02氣凝膠由于表面光滑，分散性能好等優(yōu)點近年來得到廣泛關注和研究。該類型的復合氣凝膠納米材料由于比表面積大，化學穩(wěn)定性好，價格低廉、表面官能團可以修飾等特性被廣泛應用于各個領域，如生物分離、酶固定化、催化劑負載、廢水處理等領域。剛果紅廢水因為成分復雜，色度深和排放量大，成為重要的污染源，然而染料廢水難以降解，脫色處理十分困難。吸附法在去除難降解污染物方面有著廣泛的應用。CN 100500277C公開了一種通過500?700°C下煅燒5?12h制得二氧化硅包覆的磁性微球，并將所制備的樣品用于對城市生活廢水的處理。CN 101337171B公開了以聚苯乙烯為模板，并通過高溫燒結法除去模板從而制得二氧化硅和氧化鐵復合材料。CN103304041B利用改性硅藻土對剛果紅廢水的處理，處理120h對剛果紅的去除率在75.1%?93.2%之間，為剛果紅廢水的處理提供了有效的方法。但復合材料的制備以及剛果紅的去除仍然存在一些不足:燒結溫度高，成本高，危險性大，不利于Fe304/Si02和a-Fe203/Si02氣凝膠納米材料的制備;剛果紅的去除雖然達到了一定的去除效果，但處理時間過長，不利于在生產實際中的廣泛應用。
[0003]綜合已有專利技術，現(xiàn)有Fe3OVS12和a-Fe203/Si02氣凝膠的制備主要需要高溫煅燒過程，高溫煅燒條件苛刻，不利于Fe3OVS12和a-Fe203/Si02氣凝膠的制備。
[0004]針對這一問題，本發(fā)明采用溶劑熱法，以乙醇，乙二醇，叔丁醇或水等不同的溶劑做熱反應溶劑制備Fe3OVS12和a-Fe203/Si02氣凝膠，溶劑熱反應后的濕凝膠用乙腈浸泡洗滌，利用有機溶劑易揮發(fā)的特點，低溫真空干燥，制備Fe3OVS12和a-Fe203/Si02氣凝膠納米復合材料。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足而提供一種Fex0y/Si02氣凝膠納米復合材料的制備方法，該方法無需高溫煅燒、工藝簡單、制備過程易控。
[0006]—種Fex0y/Si02氣凝膠納米復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0007]步驟I J^FeCl3.6H20溶解在乙醇中，加入去離子水，攪拌，再加入環(huán)氧丙烷，攪拌，靜置，得到棕紅色凝膠；
[0008]步驟2，將步驟I所得棕紅色凝膠置于TE0S/Et0H/H20的混合溶液中浸泡，得到濕凝膠；
[0009]步驟3，向步驟2所得濕凝膠中加入熱反應溶劑，置于高壓釜中進行熱反應，得到Fe3OVS12 和 a-Fe203/Si02 濕凝膠;
[0010]步驟4，將步驟3所得Fe304/Si02和a-Fe203/Si02濕凝膠置于乙腈中浸泡，然后真空干燥，即得。
[0011]進一步地，步驟I中FeCl3.6H20、乙醇、去離子水和環(huán)氧丙烷的用量之比為1.0g:5.8?7.0mL:I.2?I.7mL:2.3g。
[0012]進一步地，步驟I中加入環(huán)氧丙烷后的攪拌時間為2min，靜置時間為3?5min。
[0013]進一步地，步驟2中TE0S/Et0H/H20的混合溶液中TE0S、Et0H、H20的體積比為2:17:1
?16:3:1 ο
[0014]進一步地，步驟2中濕凝膠與TE0S/Et0H/H20的混合溶液的體積比為1:2?3。
[0015]進一步地，步驟2中浸泡溫度為60°C。
[0016]進一步地，步驟3中所述熱反應溶劑為乙醇，乙二醇，叔丁醇或水中的一種。
[0017]進一步地，步驟3中熱反應溶劑與濕凝膠的體積比為1:2?3。
[0018]進一步地，步驟4中濕凝膠在乙腈中浸泡的溫度為60°C，真空干燥溫度為40?80°C，干燥時間為4?6h。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點在于:第一，通過簡單的溶膠-凝膠、浸泡法，無需添加表面活性劑和模板劑，無需高溫煅燒，即可合成具有高吸附性能的納米材料;第二，工藝簡單，制備過程易控，采用乙醇、乙二醇、叔丁醇或水做熱反應溶劑，制得的納米顆粒分布均勻、形貌不同；第三，濕凝膠先在60°C條件下用乙腈浸泡反應后，再置于40°C?80°C的真空干燥箱中干燥，在乙腈氛圍下無需高溫高壓，方法簡單，改變了傳統(tǒng)的條件苛刻、成本高、危險性大的超臨界干燥方法;第四，所得復合材料用于剛果紅染料廢水處理，具有顯著效果。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實施例1至實施例4所制備的Fe3OVS12納米復合氣凝膠的FTIR圖；[0021 ]圖2為本發(fā)明實施例1至實施例4所制備的Fe3OVS12納米復合氣凝膠的XRD圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實施例1所制備的Fe3OVS12納米復合氣凝膠的透射電鏡圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實施例7所制備的Fe3OVS12納米復合氣凝膠的透射電鏡圖；
[0024]圖5為本發(fā)明實施例1、實施例4、實施例5、實施例6所制備的Fe3OVS12納米復合氣凝膠對300mg/L剛果紅廢水的吸附效果圖。
【具體實施方式】
:
[0025]實施例1
[0026]稱取0.433g FeCl3.6H20溶于3mL乙醇中，攪拌至FeCl3.6H20完全溶解，向溶液中加入0.537g H2O，然后加入1.0g環(huán)氧丙燒，強力攪拌3min，靜置3min?5min，形成棕紅色凝膠。將凝膠在60°C溫度下用TEOS、EtOH、H2O體積比為10:9:1的混合溶液浸泡老化，每24h換一次溶液，共6次。將濕凝膠置于25mL聚四氟乙烯高壓反應釜中溶劑熱反應，加入13mL乙醇作溶劑熱反應溶劑，反應時間為24h，反應溫度為200°C。反應后自然冷卻至室溫。溶劑熱反應后的濕凝膠用乙腈浸泡洗滌，每12h洗滌一次，共3次。將洗滌后的濕凝膠置于真空干燥箱中控制溫度40?80°C干燥6h，制得Fe3OVS12納米復合材料。
[0027]實施例2
[0028]稱取0.433g FeCl3.6H20溶于3mL乙醇中，攪拌至FeCl3.6H20完全溶解，向溶液中加入0.537g H2O，然后加入1.0g環(huán)氧丙燒，強力攪拌3min，靜置3min?5min，形成棕紅色凝膠。將凝膠在60°C溫度下用TEOS、EtOH、H2O體積比為10:9:1的混合溶液浸泡老化，每24h換一次溶液，共6次。將濕凝膠置于25mL聚四氟乙烯高壓反應釜中溶劑熱反應，加入13mL乙二醇作溶劑熱反應溶劑，反應時間為24h，反應溫度為200°C。反應后自然冷卻至室溫。溶劑熱反應后的濕凝膠用乙腈浸泡洗滌，每12h洗滌一次，共3次。將洗滌后的濕凝膠置于真空干燥箱中控制溫度40?80°C干燥6h，制得Fe3OVS12納米復合材料。
[0029]實施例3
[0030]稱取0.433g FeCl3.6H20溶于3mL乙醇中，攪拌至FeCl3.6H20完全溶解，向溶液中加入0.537g H2O，然后加入1.0g環(huán)氧丙燒，強力攪拌3min，靜置3min?5min，形成棕紅色凝膠。將凝膠在60°C溫度下用TEOS、EtOH、H2O體積比為10:9:1的混合溶液浸泡老化，每24h換一次溶液，共6次。將濕凝膠置于25mL聚四氟乙烯高壓反應釜中溶劑熱反應，加入13mL叔丁醇作溶劑熱反應溶劑，反應時間為24h，反應溫度為200°C。反應后自然冷卻至室溫。溶劑熱反應后的濕凝膠用乙腈浸泡洗滌，每12h洗滌一次，共3次。將洗滌后的濕凝膠置于真空干燥箱中控制溫度40?80°C干燥6h，制得Fe3OVS12納米復合材料。
[0031 ] 實施例4
[0032]稱取0.433g FeCl3.6H20溶于3mL乙醇中，攪拌至FeCl3.6H20完全溶解，向溶液中加入0.537g H2O，然后加入1.0g環(huán)氧丙燒，強力攪拌3min，靜置3min?5min，形成棕紅色凝膠。將凝膠在60°C溫度下用TEOS、EtOH、H2O體積比為10:9:1的混合溶液浸泡老化，每24h換一次溶液，共6次。將濕凝膠置于25