一種納米UV?Fenton復合材料的制備方法與流程

本發明涉及納米材料制備領域，特別涉及一種納米uv-fenton復合材料的制備方法。

背景技術：

生物模板技術制備納米材料近些年備受青睞，是利用天然生物結構作為模板來制備特殊材料結構的一項新技術，具有結構高效、環境友好、價格低廉的優點。目前，已經作為生物模板應用到材料制備的天然材料有很多，例如：脫脂棉、蛋白質、蝴蝶翅膀、木材、蔗渣、樹葉等。吉林省作為玉米種植的大省，每年都會產生大量的玉米秸稈，而這些玉米秸稈通常只能作為農業廢料被焚燒，這不僅污染大氣環境，而且還造成資源的浪費。

tio2具有極其穩定的物理和化學性質、良好的抗腐蝕性、難溶于酸、無毒、價廉等優點而被廣泛研究，關于tio2研究最多的是在光催化領域。光催化技術主要是利用紫外光或可見光催化產生光生電子和空穴，利用光生電子或空穴的還原或氧化作用降解污染物，但僅采用光催化方法處理較穩定的污染物時仍然存在效率不高的問題。隨著高級氧化技術的不斷發展，fenton催化氧化技術發展日益受到關注，該技術將光催化反應和化學高級氧化反應相結合，利用二者的優點，大大提高了反應的效率，而且條件溫和、氧化能力強、適用范圍廣。

而現有fenton材料制備方法繁瑣，處理廢水去除效率低，催化劑回收困難，且應用條件受限。

技術實現要素：

本發明的目的是解決上述現有fenton材料制備方法繁瑣，處理廢水去除效率低，催化劑回收困難，且應用條件受限等問題，而提供一種納米uv-fenton復合材料的制備方法。

本發明利用玉米秸稈為模板制備fe3o4/tio2復合材料，既可以獲得具有多孔分層結構的催化劑，又可以實現秸稈生物質資源的回收利用，同時制得的納米fe3o4/tio2復合材料具有良好的化學穩定性，較強的類fenton催化能力和一定的光催化能力，納米級的催化劑由于具有特殊的表面性質以及安全無毒等特點，另外，該物質還具有一定的磁性，使得其便于回收再利用，因此其在催化降解有機污染物方面的應用日益受到人們的關注。

一種納米uv-fenton復合材料的制備方法，包括如下步驟：

一、多孔分層結構的tio2的制備

1)將已曬干處理后的農業秸稈剝皮，切成小圓片后，用氨提方法抽提秸稈圓片，在60℃烘箱中干燥6h，以鈦酸四丁酯作為鈦源，加入無水乙醇，用已處理完的秸稈圓片浸漬其中，將之致于60℃烘箱下靜置吸附24h；

2)將吸附完成后的鈦源秸稈圓片60℃烘箱烘干，放入550℃管式反應爐灼燒4h后，得到多孔分層結構tio2；

二、納米fe3o4/tio2復合材料的制備

以二價鐵、硫代硫酸鹽為原料，按照最后fe3o4/tio2的理論質量比為2:1的比例加入步驟一中所述的多孔分層結構tio2，再加入堿液，攪拌之后放入140℃高溫烘箱中水熱合成反應12h，通過離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復合材料；

作為優化，步驟一中所述的氨提方法為利用20％濃度的氨水加熱抽提秸稈圓片，將其中的木質素和金屬元素去除；

作為優化，步驟一中所述的tio2為銳鈦礦型或金紅石型；

作為優化，步驟二中所述的二價鐵鹽為硫酸亞鐵或氯化亞鐵或硝酸亞鐵；

作為優化，步驟二中所述的硫代硫酸鹽為硫代硫酸鈉或硫代硫酸鉀；

作為優化，步驟二中所述的堿溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，濃

度分別為1mol/l。

本發明的有益效果：

本發明制備工藝簡單、環境友好，而且所選玉米秸稈作為結構單元支撐，抑制了fe3o4的團聚，制得的納米fe3o4/tio2復合材料具有良好的化學穩定性，較強的類fenton催化能力和一定的光催化能力，納米級的催化劑由于具有特殊的表面性質以及安全無毒，該物質還具有一定的磁性，使得其便于回收再利用。

附圖說明

圖1為實施例4制備得到的納米fe3o4/tio2復合材料的sem圖。

圖2為實施例4制備得到的納米fe3o4/tio2復合材料的tem圖。

圖3為實施例4制備得到的納米fe3o4/tio2復合材料的xrd圖譜。

圖4為實施例4得到的納米fe3o4/tio2復合材料的xps圖。

圖5為實施例4制備得到的納米fe3o4/tio2復合材料的sem圖。

具體實施方式

一種納米uv-fenton復合材料的制備方法，包括如下步驟：

一、多孔分層結構的tio2的制備

1)將已曬干處理后的農業秸稈剝皮，切成小圓片后，用氨提方法抽提秸稈圓片，在60℃烘箱中干燥6h，以鈦酸四丁酯作為鈦源，加入無水乙醇，用已處理完的秸稈圓片浸漬其中，將之致于60℃烘箱下靜置吸附24h；

2)將吸附完成后的鈦源秸稈圓片60℃烘箱烘干，放入550℃管式反應爐灼燒4h后，得到多孔分層結構tio2；

二、納米fe3o4/tio2復合材料的制備

以二價鐵、硫代硫酸鹽為原料，按照最后fe3o4/tio2的理論質量比為2:1的比例加入步驟一中所述的多孔分層結構tio2，再加入堿液，攪拌之后放入140℃高溫烘箱中水熱合成反應12h，通過離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復合材料；

作為優化，步驟一中所述的氨提方法為利用20％濃度的氨水加熱抽提秸稈圓片，將其中的木質素和金屬元素去除；

作為優化，步驟一中所述的tio2為銳鈦礦型或金紅石型；

作為優化，步驟二中所述的二價鐵鹽為硫酸亞鐵或氯化亞鐵或硝酸亞鐵；

作為優化，步驟二中所述的硫代硫酸鹽為硫代硫酸鈉或硫代硫酸鉀；

作為優化，步驟二中所述的堿溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，濃

度分別為1mol/l。

實施例1：

一、多孔分層結構的tio2的制備

將收集到的玉米秸稈去皮切成2mm厚的薄片，干燥，將干燥后的秸稈用20％的稀氨水進行抽提預處理，以去除秸稈中堵塞通道的木質素、半纖維素等物質；將50ml鈦酸四丁酯溶液溶于150ml無水乙醇中，加入1ml冰乙酸，配制成前驅液；將2g秸稈浸漬于前驅液中24h后用去離子水洗滌數次并于60℃烘箱中干燥，重復浸漬/干燥步驟2次，最后在管式爐中550℃高溫焙燒4h，升溫速率為2℃/min，得到具有多孔分層結構的tio2樣品；

二、納米fe3o4/tio2復合材料的制備

稱取1.39g硫酸亞鐵和1.24g五水和硫代硫酸鈉溶解于14ml蒸餾水中，加入0.386g制備得到的tio2樣品，稱取0.4gnaoh固體溶解于10ml蒸餾水中，將兩種溶液混合攪拌，裝入高溫反應釜中，于140℃高溫烘箱中保溫12h，取出后離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復合材料，復合材料中tio2的含量為50％。

實施例2：

一、多孔分層結構的tio2的制備

將收集到的玉米秸稈去皮切成2mm厚的薄片，干燥，將干燥后的秸稈用20％的稀氨水進行抽提預處理，以去除秸稈中堵塞通道的木質素、半纖維素等物質；將50ml鈦酸四丁酯溶液溶于150ml無水乙醇中，加入1ml冰乙酸，配制成前驅液；將2g秸稈浸漬于前驅液中24h后用去離子水洗滌數次并于60℃烘箱中干燥，重復浸漬/干燥步驟2次，最后在管式爐中550℃高溫焙燒4h，升溫速率為2℃/min，得到具有多孔分層結構的tio2樣品；

二、納米fe3o4/tio2復合材料的制備

稱取1.39g硫酸亞鐵和1.24g五水和硫代硫酸鈉溶解于14ml蒸餾水中，加入0.772g制備得到的tio2樣品，稱取0.4gnaoh固體溶解于10ml蒸餾水中，將兩種溶液混合攪拌，裝入高溫反應釜中，于140℃高溫烘箱中保溫12h，取出后離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復合材料，復合材料中tio2的含量為66.7％。

實施例3：

一、多孔分層結構的tio2的制備

將收集到的玉米秸稈去皮切成2mm厚的薄片，干燥，將干燥后的秸稈用20％的稀氨水進行抽提預處理，以去除秸稈中堵塞通道的木質素、半纖維素等物質；將50ml鈦酸四丁酯溶液溶于150ml無水乙醇中，加入1ml冰乙酸，配制成前驅液；將2g秸稈浸漬于前驅液中24h后用去離子水洗滌數次并于60℃烘箱中干燥，重復浸漬/干燥步驟2次，最后在管式爐中550℃高溫焙燒4h，升溫速率為2℃/min，得到具有多孔分層結構的tio2樣品；

二、納米fe3o4/tio2復合材料的制備

稱取1.39g硫酸亞鐵和1.24g五水和硫代硫酸鈉溶解于14ml蒸餾水中，加入1.158g制備得到的tio2樣品，稱取0.4gnaoh固體溶解于10ml蒸餾水中，將兩種溶液混合攪拌，裝入高溫反應釜中，于140℃高溫烘箱中保溫12h，取出后離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復合材料，復合材料中tio2的含量為75％。

實施例4：

一、多孔分層結構的tio2的制備

請參閱圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，將收集到的玉米秸稈去皮切成2mm厚的薄片，干燥，將干燥后的秸稈用20％的稀氨水進行抽提預處理，以去除秸稈中堵塞通道的木質素、半纖維素等物質；將50ml鈦酸四丁酯溶液溶于150ml無水乙醇中，加入1ml冰乙酸，配制成前驅液；將2g秸稈浸漬于前驅液中24h后用去離子水洗滌數次并于60℃烘箱中干燥，重復浸漬/干燥步驟2次，最后在管式爐中550℃高溫焙燒4h，升溫速率為2℃/min，得到具有多孔分層結構的tio2樣品；

二、納米fe3o4/tio2復合材料的制備

稱取1.39g硫酸亞鐵和1.24g五水和硫代硫酸鈉溶解于14ml蒸餾水中，加入1.544g制備得到的tio2樣品，稱取0.4gnaoh固體溶解于10ml蒸餾水中，將兩種溶液混合攪拌，裝入高溫反應釜中，于140℃高溫烘箱中保溫12h，取出后離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復合材料，復合材料中tio2的含量為80％；

實施例5：

一、多孔分層結構的tio2的制備

將收集到的玉米秸稈去皮切成2mm厚的薄片，干燥，將干燥后的秸稈用20％的稀氨水進行抽提預處理，以去除秸稈中堵塞通道的木質素、半纖維素等物質；將50ml鈦酸四丁酯溶液溶于150ml無水乙醇中，加入1ml冰乙酸，配制成前驅液；將2g秸稈浸漬于前驅液中24h后用去離子水洗滌數次并于60℃烘箱中干燥，重復浸漬/干燥步驟2次，最后在管式爐中550℃高溫焙燒4h，升溫速率為2℃/min，得到具有多孔分層結構的tio2樣品；

二、納米fe3o4/tio2復合材料的制備

稱取1.39g硫酸亞鐵和1.24g五水和硫代硫酸鈉溶解于14ml蒸餾水中，加入1.930g制備得到的tio2樣品，稱取0.4gnaoh固體溶解于10ml蒸餾水中，將兩種溶液混合攪拌，裝入高溫反應釜中，于140℃高溫烘箱中保溫12h，取出后離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復合材料，復合材料中tio2的含量為83.3％。