專(zhuān)利名稱(chēng)：三維層狀CoV₂O₆微納粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能微納米材料的制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及亞甲基藍(lán)高效吸附劑三維層狀CoV2O6微納粉體的制備方法的制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，紡織印染行業(yè)是エ業(yè)的重要組成部分，合成染料在エ業(yè)上的廣泛使用，排放的染料廢水主要為亞甲基藍(lán)，已經(jīng)對(duì)環(huán)境造成了一定的危害和影響，印染廢水是我國(guó)目前有害的主要エ業(yè)廢水之一。染料廢水具有色度高、難生物降解、毒性大等特點(diǎn)。許多染料和它們的代謝物都有毒性，對(duì)水生動(dòng)物和人類(lèi)會(huì)產(chǎn)生致癌，致畸及致突的后果。因此，對(duì)染料廢水的處理非常重要。印染的染料幾乎都是人工合成的，且具有抗光解、抗氧化和抗生物降解等特性，導(dǎo)致印染廢水成分復(fù)雜且難以生化降解，特別是水質(zhì)特征均表現(xiàn)為高濃度、高色度、高化學(xué)耗氧量和生化耗氧量，所以其治理技術(shù)一直是エ業(yè)廢水處理的難點(diǎn)。而且脫色問(wèn)題一直未能得到很好的解決。目前エ業(yè)上常用的處理方法有氧化法、混凝法、吸附法、電解法等，或者采用單ー處理方法的組合以提高處理效果。吸附法是廢水凈化的重要方法之一，吸附劑的選擇在廢水凈化過(guò)程中起關(guān)鍵作用。納米材料具有較大的比表面積，能夠提供更多的吸附活性位點(diǎn)。例如，王仁國(guó)等人報(bào)道了納米ニ氧化錳對(duì)亞甲基藍(lán)的飽和吸附容量高達(dá)120 mg · g_1 (水處理技術(shù)，2012，38 :55)。由于吸附后的納米ニ氧化錳需要離心分離才能從溶液中取出來(lái)，這導(dǎo)致其在廢水處理工程上難以推廣應(yīng)用。由納米低維納米材料組裝成的分級(jí)結(jié)構(gòu)微納米材料具有低維納米材料比表面積大、吸附位點(diǎn)多和納米尺寸效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，又具有宏觀材料易收集利用的優(yōu)勢(shì)。分級(jí)結(jié)構(gòu)微納米材料特有的多擴(kuò)散通道、濃密的活性位點(diǎn)，使其廣泛用作吸附劑、分離介質(zhì)和催化劑等方面?；钚蕴渴菑U水吸附凈化的常用吸附劑之一，然而活性炭在應(yīng)用中具有制備成本高、回收率低和再生代價(jià)昂貴等缺點(diǎn)，因此尋求新型吸附劑，已成為該領(lǐng)域的ー個(gè)研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在上述不足和發(fā)展趨勢(shì)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是尋求ー種新制備方法，調(diào)整材料的微結(jié)構(gòu)，改良其吸附特性。本發(fā)明利用水熱法，通過(guò)加入維生素C，并調(diào)控反應(yīng)體系的PH值，制備出三維層狀CoV2O6微納粉體。本發(fā)明提供了一種エ藝簡(jiǎn)單、成本低的三維層狀CoV2O6微納粉體的制備方法，可以制備出高純度的三維層狀CoV2O6微納粉體。三維層狀CoV2O6微納粉體的制備方法，步驟如下a :混合エ序在室溫的條件下，將六水合硝酸鈷原料溶于水，或六水氯化鈷原料溶于水，配制溶液，然后攪拌加入五氧化ニ釩和維生素C，再用氫氧化鈉溶液或稀鹽酸調(diào)節(jié)溶液的PH為2. 0-12. 0，得到渾濁混合溶液；六水合硝酸鈷或六水氯化鈷與五氧化ニ釩的摩爾比為1:1;維生素C與六水合硝酸鈷或六水氯化鈷的摩爾比為(1-20) I。
若不向反應(yīng)體系中不加入維生素C吋，則得暗緑色沉淀物，產(chǎn)物為納米線狀；若調(diào)溶液的PH高于12. O或低于2. O吋，則得黑色沉淀物，但產(chǎn)物沒(méi)有特定的形貌；b :水熱反應(yīng)エ序?qū)⒌玫降臏啙峄旌先芤恨D(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在100-240°c下水熱反應(yīng)O. 5-12h，然后將沉淀物過(guò)濾、洗滌、干燥，得到黒色固體粉末狀產(chǎn)物。優(yōu)選的a :混合エ序?yàn)閷⒘舷跛徕捲先苡谒蛄然捲先苡谒?，配制溶液，在轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘的磁力攪拌下，向溶液中加入等物質(zhì)量的五氧化ニ釩，然后再向溶液中加入維生素C，維生素C的用量為六水合硝酸鈷或六水氯化鈷用量的6倍(摩爾比)，再用氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的PH為8. 0，得到渾濁混合溶液；優(yōu)選的b :水熱反應(yīng)エ序?qū)⒌玫降臏啙峄旌先芤恨D(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在180°C下水熱反應(yīng)I0h，然后將沉淀物過(guò)濾、洗滌、干燥，得到黒色固體粉末狀產(chǎn)物。整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)式可表示如下
Co (NO3) 2 + V2O5 + 2Na0H — CoV2O6 I + 2NaN03 + H2O本發(fā)明首先用六水合硝酸鈷或六水氯化鈷、氫氧化鈉或鹽酸、和五氧化ニ釩作為原料，經(jīng)過(guò)攪拌、水熱反應(yīng)、分離、洗滌和干燥等步驟，得到三維層狀CoV2O6微納粉體。本發(fā)明方法制備的三維層狀CoV2O6產(chǎn)品為黒色粉體，屬于三斜晶系，純度高，產(chǎn)品質(zhì)量好；在本發(fā)明所述不同的反應(yīng)溫度和pH值條件下，均能得到三維層狀CoV2O6微納粉體，且結(jié)晶度高，產(chǎn)品質(zhì)量好。本發(fā)明方法制備的三維層狀CoV2O6微納粉體為黑色，比表面積大(86. 8m2/g)，純度高，產(chǎn)品質(zhì)量好。該三維層狀CoV2O6微納粉體對(duì)溶液中的亞甲基藍(lán)具有吸附速度快，飽和吸附容量大特點(diǎn)。本發(fā)明制備的三維層狀CoV2O6微納粉體不但有利于開(kāi)拓釩鈷氧化物化合物本身獨(dú)特的性能和應(yīng)用，而且有助于其它新穎的微納米結(jié)構(gòu)材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。例如，利用三維層狀CoV2O6微納粉體特有的分級(jí)結(jié)構(gòu)，可作為高效的鋰離子電池正極材料、太陽(yáng)能電池電極材料和催化劑及其載體。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有エ藝簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，特別是將其用做吸附劑處理亞甲基藍(lán)廢水時(shí)，對(duì)溶液中的亞甲基藍(lán)具有吸附速度快，飽和吸附容量大特點(diǎn)。本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn)I.所制得的三維層狀CoV2O6微納粉體純度高，不含有其它形貌，而且多孔孔徑分布均勻。2.所制得的三維層狀CoV2O6微納粉體性能穩(wěn)定，在空氣中不易變性。3.所制得的三維層狀CoV2O6微納粉體對(duì)對(duì)溶液中的亞甲基藍(lán)具有吸附速度快，飽和吸附容量大。4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，不需要微波等條件，原料易得到，費(fèi)用低，可進(jìn)行
批量生產(chǎn)。


圖I為三維層狀CoV2O6微納粉體的低倍SEM圖；圖2為三維層狀CoV2O6微納粉體的高倍SEM圖；圖3為三維層狀CoV2O6微納粉體的XRD圖4為三維層狀CoV2O6微納粉體對(duì)亞甲基藍(lán)吸附與時(shí)間(Ctl為亞甲基藍(lán)的初始濃度)關(guān)系圖；圖5為三維層狀CoV2O6微納粉體對(duì)亞甲基藍(lán)的除去效率與溶液pH的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例I將六水合硝酸鈷原料溶于40毫升水中，配制成O. 5M硝酸鈷溶液，在轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘的磁力攪拌下，加入五氧化ニ釩(O. 02mol)和維生素C (O. 06mol)，再用O. 5M稀鹽酸調(diào)節(jié)溶液的PH為3. 0，得到渾濁混合溶液。 將得到的渾濁混合溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在160°C下水熱反應(yīng)10h，然后將沉淀物過(guò)濾、洗滌、干燥，得到黒色固體粉末狀產(chǎn)物，產(chǎn)物表征結(jié)果如附圖I和附圖2所示。實(shí)施例2將六水合硝酸鈷原料溶于40毫升水中，配制成O. 5M硝酸鈷溶液，在轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘的磁力攪拌下，加入五氧化ニ釩(O. 02mol)和維生素C (0.20mOl)，再用O. 5M氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的PH為8. 0，得到渾濁混合溶液。將得到的渾濁混合溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在180°C下水熱反應(yīng)3h，然后將沉淀物過(guò)濾、洗滌、干燥，得到黒色固體粉末狀產(chǎn)物，產(chǎn)物表征結(jié)果如附圖3所示。實(shí)施例3將六水合硝酸鈷原料溶于40毫升水中，配制成O. 5M硝酸鈷溶液，在轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘的磁力攪拌下，加入五氧化ニ釩(O. 02mol)和維生素C (0.30mOl)，再用O. 5M氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的PH為10. 0，得到渾濁混合溶液。將得到的渾濁混合溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在240°C下水熱反應(yīng)8h，然后將沉淀物過(guò)濾、洗滌、干燥，得到黒色固體粉末狀產(chǎn)物。實(shí)施例4將該方法制備的為三維層狀CoV2O6微納粉體(實(shí)施例I)對(duì)亞甲基藍(lán)吸附實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下。用O. lmol/L HCl或O. lmol/L NaOH溶液調(diào)亞甲基藍(lán)溶液的pH值，配制出pH分別為1-13系列10 mL 2X10—5 mol/L亞甲基藍(lán)溶液，加入20 mg三維層狀CoV2O6微納粉體為吸附劑，磁力攪拌5min (轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘)，再用離心機(jī)將三維層狀CoV2O6微納粉體從溶液中離心分離出來(lái)。然后，用紫外可見(jiàn)分析儀(UV-4100)測(cè)定溶液中亞甲基藍(lán)的濃度。在PH值為I. O條件下，改變亞甲基藍(lán)溶液的體積重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，可以得到吸附等溫線，從等溫線上可以求出最大飽和吸附量。吸附處理亞甲基藍(lán)結(jié)果如附圖4和附圖5所示。
權(quán)利要求
1.三維層狀CoV2O6微納粉體的制備方法，包括以下工序 a :混合工序?qū)⒘舷跛徕捲先苡谒?，或六水氯化鈷原料溶于水，配制溶液，然后攪拌加入五氧化二釩和維生素C，再用氫氧化鈉溶液或稀鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH為2. 0-12. 0，得到渾濁混合溶液； 六水合硝酸鈷或六水氯化鈷與五氧化二釩的摩爾比為1:1; 維生素C與六水合硝酸鈷或六水氯化鈷的摩爾比為(1-20) :1。b :水熱反應(yīng)工序?qū)⒌玫降臏啙峄旌先芤恨D(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在100-240°C下水熱反應(yīng)O. 5-12h，再將沉淀物過(guò)濾、洗滌、干燥，得到黑色固體粉末狀產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維層狀CoV2O6微納粉體的制備方法，其特征在于 所述的a :混合工序?yàn)閷⒘舷跛徕捲先苡谒蛄然捲先苡谒?，配制溶液，攪拌加入等物質(zhì)量的五氧化二釩，然后再加入5倍摩爾的維生素C，最后，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的PH值，得到渾濁混合溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維層狀CoV2O6微納粉體的制備方法，其特征在于 所述的a :混合工序?yàn)檎{(diào)節(jié)溶液的pH為8. O。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維層狀CoV2O6微納粉體的制備方法，其特征在于 所述的b :水熱反應(yīng)工序?yàn)樵跍囟葹?80°C下水熱反應(yīng)6h，得到黑色固體粉末狀產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了三維層狀CoV2O6微納粉體的制備方法，用六水合硝酸鈷或六水氯化鈷、氫氧化鈉或鹽酸、和五氧化二釩作為原料，經(jīng)過(guò)攪拌、水熱反應(yīng)、分離、洗滌和干燥等步驟，得到三維層狀CoV2O6微納粉體。本發(fā)明方法制備的三維層狀CoV2O6產(chǎn)品為黑色粉體，比表面積大(86.8m2/g)，屬于三斜晶系，純度高，產(chǎn)品質(zhì)量好。用本發(fā)明提供的方法制備的三維層狀CoV2O6微納粉體對(duì)溶液中的亞甲基藍(lán)具有吸附速率快，飽和吸附容量大特點(diǎn)，在溶液pH值為1.0時(shí)，飽和吸附容量高達(dá)165.6 mg/g。
文檔編號(hào)B01J20/06GK102730769SQ201210153730
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者谷翠萍, 鄭麗麗, 黃家銳 申請(qǐng)人:安徽師范大學(xué)