[发明专利]一种微纳分级结构金属氧化物纳米吸附材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种微纳分级结构金属氧化物纳米吸附材料及其制备方法，属于吸附材料技术领域。本发明提供的微纳分级结构金属氧化物纳米吸附材料的制备方法，包括如下步骤：将金属盐和氢氧根缓释剂溶解于粘性溶剂中，得到原料混合液；所述氢氧根缓释剂为在液相反应过程中可释放氢氧根离子和碳酸根离子的化合物；将所述原料混合液进行液相反应，得到纳米吸附材料前驱体；将所述纳米吸附材料前驱体经退火处理，得到微纳分级结构金属氧化物纳米吸附材料。本发明所提供的制备方法在整个反应过程中无需表面活性剂，消除了表面活性剂对吸附材料的不利影响，且产物具有分散性好和尺寸均一的优势，具有优异的吸附性质，可用于水中污染物的高效去除。

技术领域

本发明涉及吸附材料领域，尤其涉及一种微纳分级结构金属氧化物纳米吸附材料及其制备方法。

背景技术

水是人类生存不可或缺的资源，因此水中污染物的去除是国内外共同关注的重要问题。传统的水处理方法包括生物化学法、化学氧化法、沉淀-絮凝作用法、反渗透法、蒸馏作用法和吸附法等。其中，吸附法是其中最行之有效的方法之一，也是最佳的选择之一。因此，发展具有高吸附容量的吸附剂材料去除水中重金属离子和有机污染物是一项非常有意义的工作。

金属氧化物是一种常用的吸附剂，其有着溶解度小、材料易于获取、吸附速率快等优点。但传统金属氧化物吸附材料存在着吸附容量小、分散性差、易饱和等缺点，这严重限制了其在实际中的应用。污染物的吸附往往发生在吸附材料的表面，因此增加吸附材料的比表面积可以大幅增加其吸附性能。纳米金属氧化物拥有粒径小、比表面积大等优点，这可为吸附提供更多的活性位点，然而由于纳米材料表面能大，纳米金属氧化物颗粒往往易团聚，从而失去纳米尺度所带来的优异性质，影响到实际的吸附处理效果。为此，很多研究人员尝试将纳米金属氧化物材料组装起来，形成微纳分级结构，以减少其团聚行为，从而在应用中凸显纳米材料的优异性质。微纳分级结构金属氧化物纳米吸附材料的合成方面已经有了很多报道，其中最常用的方法是水热法，这种方法需要高温高压的反应条件，并且，为了获得具有微纳分级结构的吸附材料往往需要添加CTAB等表面活性剂。高温高压反应有一定的安全隐患，并且表面活性剂很难从样品表面完全清洗干净，这很容易影响样品的吸附性能。从外。还可以通过低温液相法制备微纳分级结构金属氧化物纳米吸附材料，然而该方法也需要添加表面活性剂，所得吸附材料的吸附性能也受到残留表面活性剂的不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微纳分级结构金属氧化物纳米吸附材料及其制备方法，本发明提供的制备方法不需要加入表面活性剂即可得到微纳分级结构金属氧化物纳米吸附材料，有效提高了微纳分级结构金属氧化物纳米吸附材料的吸附性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种微纳分级结构金属氧化物纳米吸附材料的制备方法，包括如下步骤：

将金属盐和氢氧根缓释剂溶解于粘性溶剂中，得到原料混合液；所述氢氧根缓释剂为在液相反应过程中可释放氢氧根离子和碳酸根离子的化合物；

将所述原料混合液进行液相反应，得到纳米吸附材料前驱体；

将所述纳米吸附材料前驱体经退火处理，得到微纳分级结构金属氧化物纳米吸附材料。

优选地，所述粘性溶剂的粘度为1.5～600mPa·s。

优选地，所述粘性溶剂为水和水溶性有机溶剂的混合液，所述水溶性有机溶剂包括甘油、乙二醇、乙醇、丙酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺和硅油中的至少一种。

优选地，所述原料混合液中金属盐的浓度为0.01～2.00mol/L；所述金属盐与氢氧根缓释剂的摩尔比为1:1～13。

优选地，所述氢氧根缓释剂包括尿素和/或六次甲基亚胺。

优选地，所述液相反应的温度为70～200℃，时间为2～24h。