[发明专利]核壳型非晶态金属氧化物吸附剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种非晶态金属氧化物吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着科学技术的发展，环境问题日益突出，对环境污染物的有效处理、空气和水的净化等环境问题是人类面临的重大挑战，也成为了人们关注的研究热点。众所周知，当材料尺寸达到纳米级别时，由于小尺寸效应、量子效应、表面与界面效应和宏观量子隧道效应等，会使材料表现出独特的功能化性能。因此，通过纳米材料设计与控制合成方法，可以设计、开发纳米材料的新功能和新特性，这使得纳米材料用于解决环境问题成为了可能。在众多纳米材料中，纳米金属氧化物兼具纳米材料、金属氧化物特有的物理化学性质，由于其稳定性高、比表面积大，具有比其它的吸附材料更大的吸附容量。因此，纳米金属氧化物粉体材料（与块体材料相比）是一种较为理想、颇有潜力的固相吸附材料。然而，传统纳米尺寸氧化物颗粒细微，其在水溶液中易于失活和凝聚、不易沉降，难以回收和再利用。可见，尽管纳米金属氧化物所固有的诸多优点使其具有作为高效吸附材料应用的前景，但其进一步应用尚需解决分散回收等关键的技术瓶颈问题。

为了解决上述限制金属氧化物吸附材料应用的瓶颈问题，纳米金属氧化物的合成制备技术一直是国内外研究人员关注的重要课题。金属氧化物的合成方法有很多，常用的方法有溶胶-凝胶法，模板法和水热法等。在合成条件一定的情况下，所制备材料的微观组织、形貌和性能取决于所采用的反应原材料。目前绝大多数纳米金属氧化物的制备原料是无机金属盐或有机金属化合物。综上所述现有方法制备的纳米金属氧化物吸附剂存在在水溶液中易于失活和凝聚，不易沉降，难以回收和再利用的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有方法制备的纳米金属氧化物吸附剂存在在水溶液中易于失活和凝聚，不易沉降，难以回收和再利用的问题，而提供一种核壳型非晶态金属氧化物吸附剂及其制备方法和应用。

核壳型非晶态金属氧化物吸附剂由粒径为3μm～50μm的非晶态合金粉末利用水热法制备而成，所述粒径为3μm～50μm的非晶态合金粉末化学式为Ti_40～50Cu_40～45Zr_5～10Ni_0.5～5Sn_0.5～5。

核壳型非晶态金属氧化物吸附剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：一、将氢氧化钠与水放入密闭式反应容器中，所述的氢氧化钠与水的质量比为(0.01～0.25):1，然后加入粒径为3μm～50μm的非晶态合金粉末进行反应，所述的粒径为3μm～50μm的非晶态合金粉末与水的质量比为（0.01～0.5）:1，在温度为140～180℃和压力为0.1MPa～5MPa条件下反应0.5h～50h，然后自然冷却至室温，得到反应产物；二、向反应产物中加入水，将反应产物的pH值调解至中性，然后静置分离得到固体产物，将固体产物烘干至恒重，即得到核壳型非晶态金属氧化物吸附剂；步骤一中所述粒径为3μm～50μm的非晶态合金粉末化学式为Ti_40～50Cu_40～45Zr_5～10Ni_0.5～5Sn_0.5～5。

核壳型非晶态金属氧化物吸附剂的应用，核壳型非晶态金属氧化物吸附剂作为有毒Cr⁶⁺离子吸附剂用于吸附水中的有毒Cr⁶⁺离子。

本发明优点：一、采用合金成分设计与水热法相结合的工艺方法成功制备出核壳型非晶态金属氧化物吸附剂，该方法工艺简单、清洁无污染，且本发明制备的核壳型非晶态金属氧化物吸附剂吸附剂具有良好的吸附水中有毒Cr⁶⁺离子的性能，且吸附剂易于从水中沉降分离、回收与再利用。二、本发明适用于工业化批量生产核壳型非晶态金属氧化物吸附剂。

附图说明

图1是试验一制备的核壳型非晶态金属氧化物吸附剂的扫描电子显微镜(SEM)图；

图2是试验一制备的核壳型非晶态金属氧化物吸附剂的X射线衍射（XRD）图；

图3是试验二C/C₀-吸附时间曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是核壳型非晶态金属氧化物吸附剂由粒径为3μm～50μm的非晶态合金粉末利用水热法制备而成，所述粒径为3μm～50μm的非晶态合金粉末化学式为Ti_40～50Cu_40～45Zr_5～10Ni_0.5～5Sn_0.5～5。