[发明专利]一种复合纳米材料、制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种复合纳米材料、制备方法及应用，先以钛酸酯、无水四氯化锡等为原料制成了锡掺杂的二氧化钛溶胶，然后向该溶胶中加入四乙基原硅酸盐的乙醇溶液和四乙基原硅酸盐的氨水溶液，超声波振荡下微波反应，最后经陈化、干燥和煅烧等步骤获得一种锡‑二氧化钛‑二氧化硅复合纳米材料，其作为污水处理吸附剂具有优异的吸附性能，污水处理效果好。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别是涉及一种复合纳米材料、制备方法及应用。

背景技术

污水处理如今已经演变为全球化的难题，由于工业化的迅猛发展，大量工业污水对生态环境和人类健康造成了严重威胁。特别是医药、化工、电镀、印染等重污染工业产生的污水，毒性大，其直接排放会导致动植物死亡甚至绝迹，另外，工业污水还可能渗透到地下水，污染地下水，进而对将地下水作为生活用水的居民身体健康造成严重危害。

为了阻止环境进一步恶化，各国目前严控污水排放，并对污水提出了更高的处理要求。物理吸附是治理污水的便捷手段之一。

传统材料作为吸附剂用于污水处理时，处理效果差，处理时间长，越来越难满足当今的污水处理要求。随着纳米技术的发展，纳米材料被广泛应用到污水处理领域。由于纳米材料具有相当大的比表面积，使其表现出许多宏观物体所不具备的物理特性，如量子尺寸效应、体积效应和表面效应等。

专利CN107715848B公开了一种改性纳米材料及其在含锑废水处理中的应用，采用腐殖酸修饰二氧化钛纳米管，其主要针对锑去除，对污水的综合治理效果欠佳。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种复合纳米材料、制备方法及应用，可用于污水处理领域，作为一种污水处理吸附剂，具有良好的污水处理效果。

为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：

一种复合纳米材料的制备方法，包括以下两个步骤：

（1）将钛酸酯和无水四氯化锡加入无水乙醇中，搅拌均匀，边搅拌边滴加乙酸-乙醇-水混合液，滴加完毕后继续搅拌，静置，得到锡掺杂的二氧化钛溶胶；

（2）向步骤（1）所得锡掺杂的二氧化钛溶胶中加入四乙基原硅酸盐的乙醇溶液和四乙基原硅酸盐的氨水溶液，超声波振荡下微波反应，陈化，干燥，煅烧，得到锡-二氧化钛-二氧化硅复合纳米材料。

优选的，步骤（1）中，所述钛酸酯选自钛酸丁酯、钛酸异丙酯或钛酸乙酯中的任一种。

优选的，步骤（1）中，钛酸酯、无水四氯化锡、无水乙醇和乙酸-乙醇-水混合液的质量体积比为1g：0.2～0.4g：8～10mL：4～6mL；所述乙酸-乙醇-水混合液中，乙酸、乙醇和水的体积比为1：10～12：2～4。

优选的，步骤（1）中，滴加乙酸-乙醇-水混合液时搅拌速率为500～600转/分钟。

优选的，步骤（1）中，控制在20～30分钟将乙酸-乙醇-水混合液滴加完毕。

优选的，步骤（1）中，静置时间为30～35小时。

优选的，步骤（2）中，四乙基原硅酸盐的乙醇溶液、四乙基原硅酸盐的氨水溶液、锡掺杂的二氧化钛溶胶的体积比为1：1.2～1.5：8～10；其中，四乙基原硅酸盐的乙醇溶液的质量浓度为0.1～0.2g/mL，四乙基原硅酸盐的氨水溶液的质量浓度为0.06～0.08g/mL。

优选的，步骤（2）中，超声波振荡下微波反应的具体工艺条件为：超声波频率为25～35kHz，微波功率为300～500W，反应时间为2～4分钟。

优选的，步骤（2）中，陈化时间为30～40小时。

优选的，步骤（2）中，干燥条件为：90～100℃干燥5～6小时。