[发明专利]一种葫芦[8]脲-ZnO纳米复合材料及其制备方法及应用

说明书

本发明涉及材料领域，公开了一种葫芦[8]脲‑ZnO纳米复合材料及其制备方法及应用。所述葫芦[8]脲‑ZnO纳米复合材料含有葫芦[8]脲和ZnO，其中，ZnO以颗粒的形式附着在所述葫芦[8]脲的表面。本发明方法制备的CB[8]‑ZnO纳米复合材料能够吸收紫外‑可见光，并且具有吸附‑光降解活性艳红X‑3B的光催化活性和具有光化学稳定性好的特点。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种葫芦[8]脲-ZnO纳米复合材料及其制备方法及应用。

背景技术

我国是染料生产和出口大国，但随着印染工业的迅速发展，每年水体中会被排放大量含有染料的工业废水。此类废水水质变化大，色度深，COD浓度高，毒性强，很难生物降解。因此，染料废水大量进入水体环境，已成为威胁我国水环境安全的重要因素之一。处理废水的方法一般分为物理法、化学法和生物法，这三种方法都各有优点和缺点。其中，物理法中的吸附法是最为普遍的一种处理印染废水的方法，虽然去除色度效果明显，但常用吸附剂的吸附容量有限并且再生困难，因此，开发高效、经济和可再生的吸附剂成为当前一个研究热点。

葫芦[n]脲(CB[n])是一类大环化合物，通过甘脲与甲醛在酸性条件下催化缩合反应而制备。这个南瓜状的分子由极性的羰基构成了端口，由非极性的碳氢构成了疏水的内腔，具有稳固的刚性结构。由于葫芦[n]脲(n＝5,6,7,8,10)聚合度的不同而具有不同尺度的空腔，其疏水的内腔可以包结碳水化合物、质子化的烷基和芳氨分子，其极性的羰基端口能与金属离子配位。葫芦[n]脲已经成为第四代超分子主体，广泛应用于分子识别、荧光调控和超分子构筑等领域。目前，由于葫芦[n]脲对染料表现出超强的吸附能力，因此，将葫芦[n]脲用于染料吸附的研究逐渐出现，并且有望成为处理染料废水的一种新方法。但是，葫芦脲吸附染料后再生困难的问题制约了其作为高效吸附剂的使用。因此，寻找有效的葫芦脲再生方法是葫芦[n]脲能否用于染料吸附的关键。

氧化锌(ZnO)作为最广泛研究的光催化剂之一，具有光催化活性高、自然资源丰富、无毒、成本低和物理化学稳定性好等优点。在相关文献报道中我们发现，ZnO对低浓度染料光催化降解效果显著，但其因光催化降解时间长，并且对高浓度染料的光催化降解效果不佳，限制了其成为用于染料降解的一种有效方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服葫芦[n]脲吸附染料后再生困难以及ZnO对高浓度染料的光催化降解效果不佳的问题，提供一种葫芦[8]脲-ZnO纳米复合材料及其制备方法及应用。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种葫芦[8]脲-ZnO纳米复合材料，所述葫芦[8]脲-ZnO纳米复合材料含有葫芦[8]脲和ZnO，其中，ZnO以颗粒的形式附着在所述葫芦[8]脲的表面。

本发明第二方面提供一种葫芦[8]脲-ZnO纳米复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)制备甘脲；

(2)将所述甘脲与浓盐酸混合反应，再通过水盐分离法获得葫芦[8]脲；

(3)配制硝酸锌水溶液，称作溶液A；配制氢氧化钠溶液，称作溶液B；配制1,2-丙二醇与水的混合溶液，称作溶液C；

(4)将溶液C与所述葫芦[8]脲混合，得到混合溶液；

(5)将所述溶液A加入步骤(4)得到的混合溶液中，搅拌以获得混合溶液；

(6)将溶液B滴加到步骤(5)得到的混合溶液中进行反应，将产物洗涤、干燥、冷却并研磨。

本发明第三方面提供由上述方法制备的葫芦[8]脲-ZnO纳米复合材料。

本发明第四方面提供本发明所述的葫芦[8]脲-ZnO纳米复合材料在含染料工业废水的处理过程中的应用。