[发明专利]一种氧化镍/金属镍复合竹活性炭材料的制备方法及应用

说明书

本发明一种氧化镍/金属镍复合竹活性炭材料的制备方法及应用，包括如下步骤：将碱溶液逐滴加入镍盐水溶液中，搅拌混合后，于80℃～220℃下进行微波水热反应24min～150min，冷却至室温，过滤、洗涤、干燥后得到氧化镍纳米材料；将竹屑浸渍于碱液中，捞出烘干，再水洗、烘干，于氮气氛围下的管式炉焙烧，得到竹活性炭；将得到的所述氧化镍纳米材料和所述竹活性炭混合后研磨均匀，于氮气氛围下的管式炉焙烧，最后得到氧化镍/金属镍复合竹活性炭材料；应用于废水中含甲基橙、刚果红、亚甲基蓝等有机染料的吸附，作为吸附剂；对亚甲基蓝的吸附去除率在70％以上，具有较强的吸附效果。

技术领域

本发明涉及无机复合材料技术领域，具体涉及一种氧化镍/金属镍复合竹活性炭材料的制备方法及应用。

背景技术

随着工业化的发展，有大量废水排入水体中，水中有机污染物的含量迅速增加，对人体生活环境造成严重危害。在众多处理水中污染物的方法中，吸附法是较为有效便捷的处理手段。而传统吸附剂有吸附量小、不易回收、稳定性差等缺点。

碳包覆金属氧化物材料是目前研究最多的材料，而竹活性炭更是有比活性炭更有好的来源，灰分含量低，易于形成发达的微小孔径，是制备活性炭的优良材料。

氧化镍与金属镍是一种应用很广泛的无机材料，纳米结构的氧化镍和金属镍兼有纳米材料和半导体材料的性质，具有高活性、高选择性、比表面积大等特性，在光催化、锂离子电池等领域有重要应用。目前，合成氧化镍/金属镍纳米材料的方法通常需要昂贵的仪器、严格的实验条件等，在对其进行碳包覆时，则需要更复杂的操作手段。

发明内容

为寻求一种低成本、操作简单的制备技术，而提供一种氧化镍/金属镍复合竹活性炭材料的制备方法及应用。本发明氧化镍/金属镍复合竹活性炭材料比表面积大，制备条件简单可控，应用于含有机染料的污水处理中，对甲基橙、刚果红、亚甲基蓝等有机染料具有较强的吸附效果。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种氧化镍/金属镍复合竹活性炭材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将碱溶液逐滴加入镍盐水溶液中，搅拌混合后，于80℃～220℃下进行微波水热反应24min～150min，冷却至室温，过滤、洗涤、干燥后得到氧化镍纳米材料；

(2)将竹屑浸渍于碱液中，捞出烘干，再水洗至中性后烘干，于氮气氛围下的管式炉焙烧，得到竹活性炭；

(3)将得到的所述氧化镍纳米材料和所述竹活性炭混合后研磨均匀，于氮气氛围下的管式炉焙烧，最后得到氧化镍/金属镍复合竹活性炭材料。

进一步地，步骤(1)中所述碱溶液为氢氧化钠溶液；所述镍盐水溶液中的镍盐为硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、乙酸镍等镍盐中的一种或几种；所述搅拌混合的时间为2h。

进一步地，步骤(1)中所述碱溶液中的碱与所述镍盐水溶液中的镍盐的摩尔比为1:(5～45)。

进一步地，步骤(1)中所述微波水热反应是在内衬为聚四氟乙烯的微波反应釜中进行的，所述微波水热反应的压力为4Mpa、功率1000W。

进一步地，步骤(2)中所述竹屑与所述碱液的质量体积比为1g:(4～10)mL；步骤(3)中所述氧化镍纳米材料和所述竹活性炭的质量比为1:(0.03～0.1)。

进一步地，步骤(2)中所述碱液是浓度为1.5mol/L的氢氧化钾溶液。

进一步地，步骤(2)中所述焙烧的过程是阶梯式升温焙烧，在升温速率是1℃/min～5℃/min下，从室温升温至180℃～350℃，保温120min；再升温至650℃～800℃，保温120min；再以降温速率1℃/min～5℃/min降温冷却至室温。阶梯式升温焙烧可将竹屑中的杂质去除干净。