[发明专利]一种多孔复合材料、其制备方法及用途

说明书

本发明公开了一种多孔复合材料，所述多孔复合材料为Bi₂O₃颗粒锚固在多孔碳片上，所述Bi₂O₃颗粒粒径为10‑50nm、且呈现四方晶相。本发明还公开了所述多孔复合材料的制备方法及用于吸附水中苯酚的用途。本发明的多孔复合材料比表面积较大，用于吸附水中苯酚吸附率在85％以上。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种多孔复合材料、其制备方法及用途。

背景技术

苯酚是一种毒性很强的有机化合物，苯酚废水能通过皮肤粘膜、呼吸道和消化道直接进入人体。世界卫生组织提出饮用水中苯酚浓度不得高于1μg/L，水体中挥发酚总浓度不得高于2μg/L。含酚废水的处理方法一般分为物化法、化学法和生化法三大类；其中化学法利用一些内能较高的物质或用物理手段产生的高能物质来破坏有机物苯酚，但存在降解不彻底,残留物多等缺点；生化法适用于含酚浓度较高的废水，该方法能彻底降解有机物，但投资大、管理要求高，且各类废水的可生化能力差异较大，使其推广受到一定的限制。物化法即为吸附法，其使用吸附剂对苯酚进行吸附，特别是高浓度含酚废水效果好，去除率高，由于其不受外界条件限制，吸附剂可再生、吸附质经过解析后可回收等特点受到国内外学者的广泛关注，在处理苯酚废水中已经有了更广阔的应用前景。

吸附法中常用的吸附剂有活性炭、沸石、膨润土、大孔树脂等。其中活性炭来源较为丰富，形貌多样，吸附效果佳而受到研究者的更多关注；如由传统的煤炭、木材，到固体废弃物如生物质炭。近年来，金属-有机物骨架(MOFs)材料胚体烧结法成为目前制备纳米级碳材料最有发展前景的一种方法。MOFs是由无机金属离子和有机配体通过配位作用自组装构筑而成的一种新型的纳米多孔晶体材料，通过直接碳化MOFs材料可以得到与母材相同形貌的纳米多孔碳；其具有比表面积大、化学稳定性高、吸附能力强等优点，是一种极具潜力的吸附剂；并且MOFs派生碳材料还具有特定的功能；目前，已有报道利用MOF-5、IRMOF-l、A1-PCP和ZIF-8等几种MOFs材料做前驱体炭化得到了纳米多孔炭材料，产物均显示出了很高的比表面积，并在气体吸附、电化学储能、传感器和催化等方面显示出了优异的性能；有文献报道利用MOFs作为前驱体，制备洋葱炭结构、碳纳米管和石墨烯结构等纳米炭材料，并显示出了广阔的应用前景。但MOFs制备碳材料在吸附去除有害物质方面的应用还较少。而现有技术(如《纳米Bi₂O₃/C复合材料的制备及其电化学储锂性能研究》，哈尔滨工业大学博士论文，2017年6月)Bi₂O₃/C复合材料颗粒较大，颗粒表面无孔或孔较少，孔容较低，且比表面积较小，用于废水中苯酚的吸附率较低，难以满足要求。

为解决上述问题提出本发明。

发明内容

本发明的目的旨在提供Bi₂O₃/C多孔复合材料、其制备方法及用于吸附水体中苯酚的用途。本发明的Bi₂O₃/C多孔复合材料为Bi₂O₃颗粒锚固在多孔碳片上，Bi₂O₃颗粒粒径较小，表面含孔丰富、比表面积较大；制备方法简单；用于吸附水中苯酚的用途，吸附率较高。

本发明具体通过以下技术方案实现：

本发明第一方面公开了一种多孔复合材料，所述多孔复合材料为Bi₂O₃颗粒锚固在多孔碳片上，所述Bi₂O₃颗粒粒径为10-50nm、且呈现四方晶相。

优选地，所述多孔复合材料的比表面积为350.0-650.0m²/g，孔径分布于8-15nm，孔容为0.350-0.750cm³/g。

本发明第二方面公开了所述多孔复合材料的制备方法，包括如下步骤：