[发明专利]一种介孔硅酸铜铁纳米复合材料的制备方法及应用

说明书

一种介孔硅酸铜铁纳米复合材料的制备方法及应用，涉及有机废水处理剂制备技术领域。首先利用二氧化硅和硝酸铁经过超声波辅助水热法制备介孔硅酸铁，然后利用硅酸铁、乙酸铜、氨水经过超声波辅助水热法制备具有介孔结构的硅酸铜铁纳米复合材料。本发明用二氧化硅为基底，再分别和硝酸铁，乙酸铜反应，并且在氨水存在的条件下，超声波辅助水热反应合成硅酸铜铁纳米复合材料。并通过XRD和SEM对其组分和形貌进行探究。实验结果表明：初始原料的摩尔比值，水热反应时间的长短会影响实验最终产物的形貌及物相构成；随着反应时间的延长，产物由空心结构转变为核壳结构。制备的硅酸盐纳米复合材料的吸附性能可以达到高于88％的降解吸附效果。

技术领域

本发明涉及有机废水处理剂制备技术领域，具体是涉及一种介孔硅酸铜铁纳米复合材料的制备方法及应用。

背景技术

现代社会发展的很快，各种各样的材料数不胜数，层出不穷，而介孔材料在化工，生物，医疗，环境保护等上面有着不同的重要作用。介孔材料是一类具有均匀孔道，孔径在2-50纳米之间的衣服及或者薄膜类物质，它们在精细化工，石油及天然气加工，吸附与分离等领域均具有广泛的应用。上世纪九十年代以来，有序介孔材料由于其特殊的性能已经成为目前国际上跨学科的研究热点之一。从最初的硅基介孔材料到其他非硅基介孔材料，各种形貌与结构的介孔材料已制备出来。目前有关介孔材料的研究还处于起步阶段，制备工艺、物理化学性质尚需进一步开展和改进。

但是，由于它具有较大的比表面积，孔径极为均一、可调，并且具有维度有序等特点。因而在光化学、生物模拟、催化、分离以及功能材料等领域已经体现出重要的应用价值。有序介孔材料具有较大的比表面积，相对大的孔径以及规整的孔道结构，在催化反应中适用于活化较大的分子或基团，显示出了优于沸石分子筛的催化性能。有序介孔材料直接作为酸碱催化剂使用时，能够减少固体酸催化剂上的结炭，提高产物的扩散速度。另外，还可在有序介孔材料骨架中引入金属离子及氧化物等改变材料的性能，以适用于不同类型的催化反应。

介孔材料具有十分特殊的结构与性能，具有可允许更多分子进入的更大的内表面和空穴，由量子尺寸效应和界面耦合效应而产生的具有特殊物理、化学性质，因此在催化、医学、电池、水处理等方面有巨大的应用前景。制备介孔材料的方法主要包括模板法、溶胶凝胶法、水热法、微波合成法以及沉淀法等。目前应用较多的是模板法，溶胶凝胶和水热法。模板法是将一些有机、无机、金属粒子或是液滴等作模板，将模板进行改性处理，使得前驱体在模板表面进行沉积或包覆制备的方法，需要在后续工作过程中去除模板。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种介孔硅酸铜铁纳米复合材料的制备方法及应用。获得的介孔硅酸铜铁纳米复合材料具有优良的吸附处理有机废水性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种介孔硅酸铜铁纳米复合材料的制备方法，步骤如下：

1)、介孔硅酸铁的制备

取0.4g二氧化硅加入至80mL去离子水中，超声20min均匀分散，形成白色乳液；取1.66g硝酸铁，加入40mL去离子水搅拌充分溶解，加入4mL氨水，然后将两种溶液均匀混合，继续搅拌20min；最后将混合溶液转移到内衬为聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中，在180℃条件下保温3-12h，反应结束后经离心、洗涤、干燥得红褐色粉末；

2)、具有介孔结构的硅酸铜铁纳米复合材料的制备

取0.4g硅酸铁于烧杯中，加入80mL蒸馏水，超声120min使之均匀分散，形成白色乳液；取0.23-0.92g乙酸铜于装有40mL去离子水的烧杯中搅拌，使之溶解，然后再加入4mL氨水，搅拌均匀；将上述两种溶液混合，搅拌均匀后移至内衬为聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中，在140℃条件下保温24h，反应结束后经离心、洗涤、干燥得硅酸铜铁纳米复合材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：