一种Ca/La基钙钛矿吸附材料的制备方法及用途技术

本发明专利技术涉及一种Ca/La基钙钛矿吸附材料的制备方法及用途，包括如下步骤：在去离子水中添加无水氯化钙和六水合硝酸镧，形成溶液a；在溶液a中依次加入四水合硝酸锰、无水乙醇和水；在高压反应釜中高温保持一定时间后冷却至室温；提取固体烘干后，在高温下煅烧，冷却至室温后获得Ca

【技术实现步骤摘要】
一种Ca/La基钙钛矿吸附材料的制备方法及用途


[0001]本专利技术涉及吸附材料
，尤其涉及一种Ca/La基钙钛矿吸附材料的制备方法及用途。

技术介绍

[0002]磷（P）是现代农业可持续发展的资源保障，然而，城市污水等点源和农业径流等非点源向径流中过量排放磷酸盐是水体富营养化的主要因素之一。富营养化问题是全球性问题，因此，除磷对减少富营养化水体以及改善水环境质量至关重要。
[0003]目前，脱除水体磷酸盐的方法包括生物法、化学沉淀法和吸附法等。其中吸附法由于其不易产生二次污染，且对磷酸盐具有高效性和高选择性而被广泛用于磷酸盐的去除。近些年来，我们常见的除磷吸附材料包括金属改性生物炭、金属氧化物/氢氧化物、层状双金属氢氧化物以及金属有机骨架化合物，其中，金属阳离子与磷酸盐阴离子结合增加磷酸盐亲和力，不难发现，金属阳离子成为吸附材料制备的必要条件。在常用的金属中（如La、Ca、Mg和Fe），La作为稀土元素金属在地壳中储量相对丰富，且因其与磷酸盐反应的产物沉淀平衡常数（Ksp）较小，被证实与磷酸盐有很高的亲和力，成为金属基吸附材料研究热点。
[0004]钙钛矿氧化物的化学式为ABO3（A
‑
稀土元素，例如La、Nd、Sm；B
‑
过渡金属，例如Fe、Mn、Co、Al、Cr），现阶段镧基钙钛矿的研究主要集中于吸附染料和农药等物质，虽然对含氧阴离子（例如磷酸盐）有较好的亲和力，但仍表现出较差的吸附能力，进而使其对水体磷酸盐的脱除率低，且难以被重复使用，因此开发具有除磷优势结构的新型钙钛矿材料成为研究重点。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种Ca/La基钙钛矿吸附材料的制备方法及用途。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案予以实现：一种Ca/La基钙钛矿吸附材料的制备方法，包括如下步骤：S1.在去离子水中添加无水氯化钙和六水合硝酸镧，形成溶液a；S2.在所述溶液a中依次加入四水合硝酸锰、无水乙醇、乙二醇和水；S3.在高压反应釜中高温保持一定时间后冷却至室温；S4.提取固体烘干后，在高温下煅烧，冷却至室温后获得Ca
x
La1‑
x
MnO3粉末。
[0007]根据上述技术方案，优选地，步骤S1中，在20mL去离子水中分别加入0.4439g无水氯化钙和6.9280g六水合硝酸镧，即Ca
0.2
La
0.8
MnO3。
[0008]根据上述技术方案，优选地，步骤S1中，在20mL去离子水中分别加入0.8879g无水氯化钙和5.1960g六水合硝酸镧，即Ca
0.4
La
0.6
MnO3。
[0009]根据上述技术方案，优选地，步骤S1中，在20mL去离子水中分别加入1.5537g无水氯化钙和2.5980g六水合硝酸镧，即Ca
0.7
La
0.3
MnO3。
[0010]根据上述技术方案，优选地，步骤S2中，在所述溶液a中依次加入5.325mL四水合硝酸锰、80mL无水乙醇、20mL乙二醇和20mL水；根据上述技术方案，优选地，步骤S3中，在120
‑
200℃下保持24h后冷却至室温。
[0011]根据上述技术方案，优选地，步骤S4中，烘干温度为60
‑
120℃，在400℃空气中煅烧2h，再升温至600
‑
1000℃空气中煅烧4h。
[0012]本专利还公开了一种Ca/La基钙钛矿吸附材料的用途，基于上述一种Ca/La基钙钛矿吸附材料的制备方法，所述Ca
x
La1‑
x
MnO3粉末的表面形态能够形成微米级大孔内部存在介孔的结构，用于吸附水体中的磷酸盐。
[0013]根据上述技术方案，优选地，所述Ca
x
La1‑
x
MnO3粉末可以在无需解吸的条件下，被重复利用吸附磷酸盐。
[0014]本专利技术的有益效果是：本专利技术采用溶剂热法合成了Ca/La基钙钛矿吸附材料，将Ca作为A位金属部分替代La掺杂进钙钛矿，有效改变了镧基钙钛矿的结构和形貌，使其介孔数量增多，孔体积增大，氧空位含量增加，优势形貌的产生有利于磷酸盐的吸附，此外通过长期吸附和重复吸附试验，验证了Ca/La基钙钛矿吸附材料可以连续吸附磷酸盐，无需解吸的条件下可被重复利用，具有较好的应用推广价值。
附图说明
[0015]图1是本专利技术LMO、CLMO
‑
1、CLMO
‑
2、CLMO
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3样品的XRD分析图。
[0016]图2是本专利技术LMO、CLMO
‑
1、CLMO
‑
2、CLMO
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3样品的N2吸脱附曲线和孔径分布图。
[0017]图3是本专利技术LMO、CLMO
‑
1、CLMO
‑
2、CLMO
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3样品的比表面积、孔径平均大小和平均孔体积的示意图表。
[0018]图4是SEM扫描电镜下LMO样品的表面形貌图。
[0019]图5是SEM扫描电镜下CLMO
‑
1样品的表面形貌图。
[0020]图6是SEM扫描电镜下CLMO
‑
2样品的表面形貌图。
[0021]图7是SEM扫描电镜下CLMO
‑
3样品的表面形貌图。
[0022]图8是本专利技术LMO、CLMO
‑
1、CLMO
‑
2、CLMO
‑
3样品吸附磷的Langmuir等温拟合曲线。
[0023]图9是本专利技术LMO、CLMO
‑
1、CLMO
‑
2、CLMO
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3样品吸附磷的Freundlich等温拟合曲线。
[0024]图10是本专利技术LMO、CLMO
‑
1、CLMO
‑
2、CLMO
‑
3样品吸附磷的Langmuir、Freundlich拟合参数。
[0025]图11是本专利技术LMO、CLMO
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1、CLMO
‑
2、CLMO
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3样品在低浓度模拟水体中的除磷性能示意图。
[0026]图12是本专利技术CLMO
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2样品在不解吸的条件下，重复吸附低磷浓度水体的除磷性能示意图。
[0027]图13是本专利技术CLMO
‑
2样品在不解吸的条件下，长期吸附低磷浓度水体的除磷性能示意图。
实施方式
[0028]为了使本
的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本专利技术作进一步的详细说明。基于专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ca/La基钙钛矿吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.在去离子水中添加无水氯化钙和六水合硝酸镧，形成溶液a；S2.在所述溶液a中依次加入四水合硝酸锰、无水乙醇、乙二醇和水；S3.在高压反应釜中120
‑
200℃下保持24h后冷却至室温；S4.提取固体烘干后，在400
‑
1000℃下煅烧，冷却至室温后获得Ca
x
La1‑
x
MnO3粉末。2.根据权利要求1所述一种Ca/La基钙钛矿吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，在20mL去离子水中分别加入0.4439g无水氯化钙和6.9280g六水合硝酸镧。3.根据权利要求1所述一种Ca/La基钙钛矿吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，在20mL去离子水中分别加入0.8879g无水氯化钙和5.1960g六水合硝酸镧。4.根据权利要求1所述一种Ca/La基钙钛矿吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，在20mL去离子水中分别加入1.5537g无水氯化钙和2.5980g...

【专利技术属性】
技术研发人员：王风，冯梦晗，张克强，
申请(专利权)人：农业农村部环境保护科研监测所，
类型：发明
国别省市：