System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种生物炭负载四氧化三锰材料的合成方法技术_技高网

一种生物炭负载四氧化三锰材料的合成方法技术

技术编号:42697564 阅读:2 留言:0更新日期:2024-09-13 11:54
本发明专利技术涉及材料合成领域,具体公开了一种同时具备吸附和光催化性能的复合材料的制备方法。所述方法包括如下步骤:将硫酸锰和生物炭溶于蒸馏水中,水浴加热,磁力搅拌下加入氨水和过氧化氢溶液,抽滤得到黑棕色滤饼后真空干燥得到黑色粉末。本发明专利技术制得的生物炭‑四氧化三锰复合材料,同时具有吸附和光催化性能,可实现工业生产废液中二价锰离子的再利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及定性分析和水处理领域,是一种同时具备吸附和光催化性能的复合材料的制备方法。


技术介绍

1、四氧化三锰因其独特的物理结构和化学性质备受关注,其中mn2+阳离子位于四面体位,mn3+阳离子位于八面体位,在催化、生物传感器、能源存储等方面有着广泛的应用。在改性手段中,锰掺杂具有低毒性、廉价,但易发生团聚现象,影响吸附容量。而采用负载改性能够有效分散材料颗粒,其中生物炭具有成本低、比表面积大、表面官能团多等优势,是理想的负载基质。目前,制备四氧化三锰的方法很多,按工艺特点划分,有焙烧法、还原法、氧化和电解法,按原料不同划分,有金属锰悬浮氧化法、高价锰氧化法、碳酸锰盐法和锰盐水热氧化法。高价锰氧化法和碳酸锰盐法对原料要求较高,经济上不合理,正处于试验阶段,距量产尚有一定距离。金属锰悬浮氧化法和锰盐水热氧化法是目前生产四氧化三锰的较常用方法,但金属锰悬浮氧化法以金属锰为原料,原料成本占生产总成本的80%以上,成本过高,目前几乎没有盈利空间。利用生物炭的吸附性能,可以将工业废水中的二价锰有效吸附于其表面,再通过滴加氨水和过氧化氢将二价锰转化为四氧化三锰,从而合成出具备吸附和光催化性能的生物炭-四氧化三锰复合材料,从而实现工业生产废液中二价锰的有效利用。


技术实现思路

1、本专利技术提供了一种以硫酸锰、生物炭、过氧化氢溶液和氨水溶液为原料制备生物炭-四氧化三锰复合材料的方法。

2、为了实现上述目的及其他相关目的,本专利技术首先提供了生物炭-四氧化三锰合成材料的制备方案,具体包括如下步骤:(1)称取3 克硫酸锰和1 克生物炭,量取100 毫升蒸馏水,用两只100 毫升小烧杯分别溶解硫酸锰和生物炭,依次倒入250 毫升的三颈烧瓶中,磁力搅拌30 分钟(转速为500 转/分钟)。(2)用移液枪移取30 毫升氨水至三颈烧瓶中,采用15 滴/分钟的滴速滴加,滴加完成后继续搅拌20 分钟,溶液呈现出棕黑色。(3)用移液器取20 毫升过氧化氢溶液至三颈烧瓶中,在空气中滴加,完成后将水浴温度升高至50 摄氏度,继续搅拌2 小时,搅拌结束后抽滤,得到棕黑色滤饼真空干燥,得到黑色粉末。

3、进一步,所述(1)中硫酸锰和生物炭的质量比为0.75:1、1:1、1.5:1、2:1、和3:1,优选为3:1,实验中硫酸锰质量为3克,生物炭质量为1克。

4、进一步,所述(2)中加入不同体积的氨水,营造碱性环境,使硫酸锰转变为氢氧化锰,分别为10 毫升、20 毫升、30 毫升,40 毫升和50 毫升,优选30 毫升。

5、进一步,所述(3)中采用滴加不同滴速的氨水,分别为5 滴/分钟、15 滴/分钟和25滴/分钟,优选15 滴/分钟。

6、进一步,所述(3)中不加入过氧化氢,在只加入氨水时分别搅拌0.5 小时、1 小时、2 小时、3 小时和4 小时,优选氧化时间为2小时。

7、进一步,所述(3)中加入过氧化氢,分别加入1 毫升、10 毫升、15 毫升和20 毫升的过氧化氢,优选为20 毫升。

8、进一步,所述(3)中加入过氧化氢,在通入氮气下分别用滴速为5 滴/分钟、10 滴/分钟、15 滴/分钟、20 滴/分钟和25 滴/分钟,优选过氧化氢滴速为5滴/分钟。

9、本专利技术合成了一种兼具吸附和光催化性能的生物炭-四氧化三锰复合材料。通过透射电镜可见合成材料内部mn3o4的晶格间距为0.25 nm。xrd分析可见四氧化三锰特征峰。xps证明复合材料中包含c、o、mn等元素。分析证明该复合材料为生物炭和四氧化三锰复合材料。

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【技术保护点】

1.一种同时具备吸附和光催化性能的复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

2. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:四氧化三锰与生物炭比例为1:3,实验中四氧化三锰为3 克,生物炭为1 克,加入氨水为30 毫升,加入过氧化氢溶液为20 毫升。

3. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:磁力搅拌器转速为500 转/分钟。

4. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:加入硫酸锰和生物炭搅拌时间为30分钟,加入氨水后搅拌时间为20分钟,加入过氧化氢后水浴温度控制在50 摄氏度,搅拌时间为2小时。

【技术特征摘要】

1.一种同时具备吸附和光催化性能的复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

2. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:四氧化三锰与生物炭比例为1:3,实验中四氧化三锰为3 克,生物炭为1 克,加入氨水为30 毫升,加入过氧化氢溶液为20 毫升。

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【专利技术属性】
技术研发人员:金丽王天奇张建坡
申请(专利权)人:吉林化工学院
类型:发明
国别省市:

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