一种纳米CoFe制造技术

本发明专利技术涉及一种纳米CoFe

A kind of nano CoFe

【技术实现步骤摘要】
一种纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料领域、无机非金属材料领域、水体污染物降解领域，具体为一种纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料的其制备方法及其应用。
技术介绍
近年来环境污染加强，对生态平衡、人类健康和社会经济可持续发展构成了严重威胁，环境净化受到全世界的广泛重视。在众多污染中，水体污染由于污染范围广，危害程度大以及难以治理而成为环境净化的重点。事实上，人们生产生活中的各个领域，如化工生产，医疗制药，纺织生产，农药灌溉，生活污水排放等，都会产生大量的废水。排放出的废水不经过处理便会对自然环境产生较大的危害，并且未经处理随意排放的废水流入江河湖海之后，更会对人类的生活以及健康造成较大的危害。目前，针对这类污染使用的处理方法有吸附，生物处理，化学处理，催化氧化，相转移和光催化降解等方法。其中吸附、催化氧化与生物处理相结合是较常用的方法之一。通过吸附能够快速去除污染物，但容易达到饱和吸附而失活，同时通过脱附再生吸附剂可能造成二次污染。催化氧化与生物处理相结合的技术在处理水体污染上虽有较好的效果，但是费时费力，投资较大。而光催化技术是一种环境友好的绿色技术。在光的激发下半导体材料产生氧化性很强的活性物种，这些物种可与大多数有机污染物分子发生氧化还原反应,使之彻底矿化为二氧化碳、水、矿物酸或盐等。与传统污染物治理方法相比，光催化技术具有(1)除净度高，无二次污染；(2)不需要在反应中引入其它化学物种；(3)可利用廉价的太阳能对有机物进行降解。陈宝梁等人专利技术公开了一种负载铁酸钴石墨烯气凝胶催化剂，用来高效降解去除酚类、染料和抗生素等多类型污染物。李丽华等人专利技术公开了一种活化过硫酸盐深度处理焦化废水的CoFe2O4/氮掺杂污泥基活性炭催化剂处理废水，并在磁场作用下解决了焦化厂污泥处置的问题。铁酸盐材料被认为是众多催化剂中一种比较有效的半导体，具有磁性和光催化活性。这种材料可以在紫外或者可见光下产生电子和空穴，与有机物发生氧化还原反应，将一些有机物分解为水、二氧化碳等无机物，不再引入其他杂质；同时具有磁性，可以利用外界磁场的作用将催化剂与溶剂分离，实现回收再利用。CoFe2O4纳米粒子近年来备受科研工作者的关注，具有半径较小、化学稳定性高、硬度大等优点。作为一种磁性材料，CoFe2O4可直接用作可磁分离的光催化剂。然而现有CoFe2O4材料本身的结构与特性制约着它的大规模商业生产。主要问题表现在：第一，禁带太宽，仅能吸收利用紫外光，太阳能的利用率太低；第二，光生电子-空穴复合率较高，光生激子的有效利用率低，同时反应速率慢，难以快速降解水体污染物。由于材料的性能不但与它的组成和晶体结构有关，与材料的粒度、形貌以及结构都有密切的关联。当CoFe2O4的颗粒粒径减小至纳米级别时，材料本身的性质在很大程度上会得到提升。半导体颗粒粒径减小到纳米尺寸范围时，材料本身的光催化活性会得到较大的改善。为了克服单一材料在性能上的缺陷，研究者采用了有机或无机的方式制备了纳米CoFe2O4复合材料来改善材料的催化性能、吸附性能。将吸附技术与光催化技术相结合，发挥吸附于催化各自的优势，协同作用快速降解水体污染物。目前在国内外关于CoFe2O4的负载大多数采用了多孔活性吸附材料，采用这类具有吸附活性的材料，可以有效的将目标产物吸附在CoFe2O4催化剂的周围，提高光催化活性。基于此，本专利技术制备出一种纳米尖晶石型CoFe2O4/碳纤维毡复合材料，此材料具备较高的吸附-催化性能，并且该材料对环境较友好，可多次循环利用。
技术实现思路
本专利技术的内容就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种比表面积较大、吸附性能良好纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料及其制备方法，应用于去除水体污染物。本专利技术还提供了一种纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料在在催化降解废水中有机污染物方面的应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料，该材料由纳米CoFe2O4和碳纤维毡组成，纳米CoFe2O4均匀附着在碳纤维毡的纤维表面。所述纳米CoFe2O4的粒径为90～100nm。本专利技术还提供了所述纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将氯化铁和氯化钴均匀分散在有机溶剂中，之后加入无水乙酸钠搅拌均匀，得到混合溶液；(2)在混合溶液中加入碳纤维毡，在真空度为0.09MPa真空环境下室温放置20～40min，之后将混合溶液与碳纤维毡封入水热釜，进行水热反应；(3)将水热反应后的碳纤维毡取出，放入去离子水中，浸泡至中性后，将碳纤维毡烘干即得纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料。步骤(1)所述的混合溶液中氯化铁的浓度为1mmol/L～1mol/L，氯化钴的浓度为0.5mmol/L～0.5mol/L。优选的，氯化铁50～200mmol/L，氯化钴浓度为20～100mmol/L。步骤(1)所述有机溶剂为乙二醇。步骤(1)所述混合溶液中无水乙酸钠的摩尔浓度为0.35～1.0mol/L，优选为0.5～1.0mol/L，所述无水乙酸钠、氯化铁、氯化钴的摩尔比为(5.1～10.2)：1：(0.4～0.7)，优选为(7～9)：1：(0.4～0.7)。步骤(2)所述碳纤维毡与混合溶液固液比为0.0008～0.01g/mL，优选为0.001～0.005g/mL。步骤(2)中所述水热反应温度为100～260℃，水热反应时间为6～72h。步骤(3)所述烘干的温度为50～70℃。本专利技术还提供了所述纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料在催化降解废水中有机污染物方面的应用。所述的有机污染物包括莠去津，百草枯等。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术制备的纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料，使用氯化铁、氯化钴作为原料，两种药品易于制得，价格低廉，工艺简单。(2)本专利技术制备的纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料，具备较大的比表面积，有利于吸附水体污染物，有利于提升光催化性能，促进复合材料对水体污染物的催化降解。(3)本专利技术制备的纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料，使得磁性纳米材料CoFe2O4均匀的包裹在碳纤维毡的纤维之上，使得碳纤维本身具备一定的磁性，使用后有利于回收再利用，对环境较友好。附图说明图1为实施例1制备的纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料的SEM图像，其中图1a为纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料的低倍SEM图像，图1b为纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料的高倍SEM图像；图2为实施例1制备的纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料的XRD图像；图3为实施例1制备的纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料进行吸附催化水体污染降解实验后的去除率曲线；图4为实施例1制备的纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料在不同pH下进行吸附催化水体污染降解实验后的去除率曲线。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米CoFe

【技术特征摘要】
1.一种纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料，其特征在于：由纳米CoFe2O4和碳纤维毡组成，纳米CoFe2O4均匀附着在碳纤维毡的纤维表面。


2.根据权利要求1所述纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料，其特征在于：所述纳米CoFe2O4的粒径为90～100nm。


3.根据权利要求1所述纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将氯化铁和氯化钴均匀分散在有机溶剂中，之后加入无水乙酸钠搅拌均匀，得到混合溶液；
(2)在混合溶液中加入碳纤维毡，在真空环境下室温放置，之后将混合溶液与碳纤维毡封入水热釜，进行水热反应；
(3)将水热反应后的碳纤维毡取出，放入去离子水中，浸泡至中性后，将碳纤维毡烘干即得纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料。


4.根据权利要求3所述纳米CoFe2O4/碳纤维毡复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的混合溶液中氯化铁的浓度为1mmol/L～1mol/L，氯化钴的浓度为0.5mmol/L～0.5mol/L，无水乙酸钠的摩尔浓度为0.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亚平，蒋照远，程五魁，樊怡冰，李孟娜，沈家豪，李苗苗，郭亚军，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31