[发明专利]一种水杨醛肟/聚多巴胺/三维介孔二氧化硅复合材料的制备方法及在镓回收中的应用

说明书

本发明涉及一种水杨醛肟/聚多巴胺/三维介孔二氧化硅复合材料的制备方法及在镓回收中的应用。将KIT‑6超声分散在Tris‑HCl缓冲溶液中，然后同时加入多巴胺和水杨醛肟，调节溶液pH，将混合物在室温下剧烈搅拌一定时间，得到的产物进行离心分离，并用去离子水洗涤后在真空干燥箱干燥，得目标产物SOy/PDAx‑KIT‑6。本发明制备方法简单，绿色且无污染，制备的吸附剂对镓具有较高的吸附能力，具有实际应用性。

技术领域

本发明属于金属镓的有效回收以及二氧化硅基吸附剂材料制备技术领域，具体涉及一种三维介孔二氧化硅基吸附剂材料的制备方法，旨在从含有金属离子镓的溶液中有效吸附镓。

背景技术

稀散元素主要包括镓(Ga)、铟(In)、锗(Ge)、硒(Se)、碲(Te)、铼(Re)和铊(Tl)七个元素，都具有在地球上含量稀少和分布分散的特点。目前，镓及镓的化合物越来越受到青睐，在新能源及半导体材料方面，Ga与氮(N)、磷(P)、砷(As)等物质形成的化合物具有半导体性能，其中GaAs作为半导体材料应用最广泛。GaAs材料的太阳能电池在高温条件(250℃)下仍可保持良好的光电转化性能，因而可做高温聚光太阳能电池，可用于航天和军事方面做可靠驱动电源。

随着新能源技术的发展，稀散金属镓的分离富集变得尤为重要。镓在各个领域的应用越来越广泛，但它们的储量很少，几乎没有独立的矿床，所以从它们伴生矿的焙烧浸出液以及冶炼废液中分离提取是获得镓的主要方法。传统的分离方法主要包括溶剂萃取法、固相萃取法、离子交换法、电渗析法和吸附法等。溶剂萃取法和固相萃取法在实际应用中存在萃取时间长，分离效果不理想等问题，并且萃取剂一般为易燃、易挥发物质，会对环境造成污染，从而限制了其进一步工业化发展。离子交换法和电渗析法虽然分离效果优越，但因需要更高的成本制约了其广泛应用。而吸附法对金属离子的分离具有效率高，操作简单，吸附选择性好等特点，是一种很有前景的金属离子回收方法。

介孔二氧化硅(KIT-6)因具有孔径大小适中、三维立方孔道高度有序、比表面积大等优势，在吸附、催化两大传统领域近些年受到越来越多的关注。通过改性KIT-6而制得的吸附剂吸附性能优异，且对环保有着非比寻常的意义。

发明内容

本发明的目的是设计一种水杨醛肟/聚多巴胺/三维介孔二氧化硅复合材料的制备方法及在镓回收中的应用。本发明利用多巴胺(DA)在一定的弱碱条件下发生氧化自聚合反应，得到具有很强附着能力的PDA，在这个过程中，DA通过这种自聚合可以快速粘附在几乎所有材料的表面形成一个PDA的功能层。而且，PDA可以作为粘附层将两种物质粘结在一起，形成功能化的复合材料。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种水杨醛肟/聚多巴胺/三维介孔二氧化硅复合材料的制备方法，包括如下步骤：1)采用后接枝法，以硅酸钠为硅源，微波辅助合成介孔二氧化硅KIT-6；2)然后在碱性条件下加入多巴胺(DA)，使多巴胺(DA)快速附着在KIT-6的表面，同时加入水杨醛肟(SO)，并在剧烈搅拌下，得目标产物。

进一步的，上述的制备方法，包括以下步骤：

1)将P123置于锥形瓶中，加入去离子水和浓盐酸，搅拌至溶解后，加入正丁醇，于30-40℃水浴锅中搅拌反应0.5-2h后，缓慢滴加硅酸钠，继续搅拌5-6h后，将所得混合溶液转入微波反应罐中，利用微波反应合成仪进行反应，然后依次用乙醇和水洗至中性，干燥，于马弗炉中焙烧去除模板剂P123，得介孔二氧化硅KIT-6；

2)将所得介孔二氧化硅KIT-6在Tris-HCl缓冲溶液中超声分散，然后同时加入多巴胺(DA)和水杨醛肟(SO)，并调节溶液pH为碱性，将所得混合物在室温下剧烈搅拌1-2h后，所得产物进行离心分离，用去离子水洗涤，真空干燥，得水杨醛肟/聚多巴胺/三维介孔二氧化硅复合材料。

进一步的，上述的制备方法，步骤1)中，利用微波反应合成仪进行反应的条件是：400W，95℃的条件下反应4h；于马弗炉中焙烧的条件是：550℃下焙烧8h。