微-納結(jié)構(gòu)鐵鎳二元多孔氧化物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種二元多孔氧化物的制備方法，尤其是一種微-納結(jié)構(gòu)鐵鎳二元多孔氧化物的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]世界上很多地區(qū)地下水的砷含量為10?1000 μ g/L，如孟加拉、智利等國(guó)家，這遠(yuǎn)高于世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲用水中砷〈10 μ g/L的標(biāo)準(zhǔn)。含砷的地下水在灌溉、飲用等方面已對(duì)居民的健康造成了嚴(yán)重的威脅。目前，人們?cè)噲D采用絮凝、沉淀、離子交換、吸附和膜處理等措施以對(duì)水中的砷進(jìn)行處理，如使用活性炭、工業(yè)廢料(焦炭、紅土、粉塵)、泥土和礦物，以及農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品、生物吸附劑、離子交換樹(shù)脂等來(lái)對(duì)水中的砷進(jìn)行吸附，其雖具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好、廢物的有效利用等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)砷的吸附效能仍不夠理想?；诩{米結(jié)構(gòu)的金屬氧化物具有極好的吸附性能，近年來(lái)，人們作了一些有益的嘗試，如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN102989461 A于2013年3月27日公布的一種磁性鐵酸鎳光催化材料的制備方法及應(yīng)用。該申請(qǐng)中公開(kāi)的磁性鐵酸鎳光催化材料的制備方法包括:取可溶性鐵鹽與可溶性鎳鹽于水中均勻混合，并加入強(qiáng)堿持續(xù)攪拌，其后將形成的混合反應(yīng)體系在溫度為180°C的條件下密閉加熱1h以上，然后利用磁場(chǎng)分離出混合反應(yīng)物中的固形物，并洗滌多次，最后將所述固形物在溫度為200?450°C的環(huán)境中烘干，獲得目標(biāo)產(chǎn)物；目標(biāo)產(chǎn)物能應(yīng)用于污水的治理，尤其是能快速有效地脫去污染水體中的氨氮。但是，無(wú)論是目標(biāo)產(chǎn)物，還是其制備方法，均存在著不足之處，首先，目標(biāo)產(chǎn)物雖能快速有效地脫去污染水體中的氨氮，卻未能對(duì)水中的砷進(jìn)行有效地吸附；其次，制備中需高溫密閉設(shè)備，致使成本難以降低；最后，制備方法不能獲得高效吸附水中砷的產(chǎn)物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題為克服上述各種技術(shù)方案的局限性，提供一種具有較大比表面積、對(duì)水中砷有著良好吸附效能的微-納結(jié)構(gòu)鐵鎳二元多孔氧化物的制備方法。
[0004]為解決本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案為:微-納結(jié)構(gòu)鐵鎳二元多孔氧化物的制備方法采用共沉淀法，特別是完成步驟如下:
[0005]步驟I，先按照重量比為0.1?1.2:0.1?1.8:100的比例，將可溶性鐵鹽、可溶性鎳鹽和水混合，得到混合液，再用堿調(diào)節(jié)混合液的pH值為7.5?8.5后，攪拌至少1min并靜置陳化至少30min，得到含有沉淀物的反應(yīng)液；
[0006]步驟2，先對(duì)含有沉淀物的反應(yīng)液依次進(jìn)行固液分離、洗滌和干燥的處理，得到粉末狀氫氧化物，再將粉末狀氫氧化物置于380?420°C下脫水反應(yīng)至少2h，制得比表面積^ 245m2/g的微-納結(jié)構(gòu)鐵鎳二元多孔氧化物。
[0007]作為微-納結(jié)構(gòu)鐵鎳二元多孔氧化物的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn):
[0008]優(yōu)選地，可溶性鐵鹽為氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵中的一種或兩種以上的混合物。
[0009]優(yōu)選地，可溶性鎳鹽為氯化鎳、硝酸鎳、硫酸鎳中的一種或兩種以上的混合物。
[0010]優(yōu)選地，水為去離子水，或蒸餾水。
[0011]優(yōu)選地，堿為氫氧化鈉，或氫氧化鉀，或氨水，或碳酸鈉，或碳酸鉀。
[0012]優(yōu)選地，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為8000?10000r/min、時(shí)間為2?6min0
[0013]優(yōu)選地，洗滌處理為使用去離子水對(duì)分離得到的固態(tài)物進(jìn)行清洗。
[0014]優(yōu)選地，干燥處理為將清洗后的固態(tài)物置于50?70 °C下烘干。
[0015]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:
[0016]其一，對(duì)制備方法制得的產(chǎn)物分別使用掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射儀和比表面與孔隙率分析儀進(jìn)行表征，由其結(jié)果可知，產(chǎn)物為大量的、表面粗糙的、納米級(jí)介孔組成的微米級(jí)塊體，其由鐵鎳二元多孔氧化物構(gòu)成，比表面積多245m2/g。這種由鐵鎳二元多孔氧化物組裝成的產(chǎn)物，既充分地利用了鐵的氧化物對(duì)砷具有高的吸附性能，且低價(jià)和對(duì)環(huán)境友好，又整合了鎳的氧化物為一體，使其在水中具有了吸附砷的速度快、容量大的性能，具備了優(yōu)異的水質(zhì)凈化效能。
[0017]其二，將制備方法制得的產(chǎn)物作為吸附劑，按照重量比為1:2000的比例，分別置于2.5mg/L的三價(jià)砷和五價(jià)砷水中，攪拌混合后5h進(jìn)行固液分離，測(cè)得水中砷的濃度均<5 μg/L。
[0018]其三，制備方法簡(jiǎn)單、科學(xué)、高效。不僅制得了具有較大比表面積的產(chǎn)物一一微-納結(jié)構(gòu)鐵鎳二元多孔氧化物，還使其具有了對(duì)水中砷有著良好的吸附效能，更有著簡(jiǎn)便易行、所需設(shè)備少、制備成本低的特點(diǎn)；進(jìn)而使其產(chǎn)物可廣泛地用于對(duì)水中砷的高效能吸附。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是對(duì)制備方法制得的產(chǎn)物使用掃描電鏡(SEM)進(jìn)行表征的結(jié)果之一。SEM圖像顯示出產(chǎn)物為表面粗糙的塊體。
[0020]圖2是對(duì)制備方法制得的產(chǎn)物使用透射電鏡(TEM)進(jìn)行表征的結(jié)果之一。TEM圖像表明了產(chǎn)物由大量的介孔組成。
[0021]圖3是對(duì)制備方法制得的產(chǎn)物使用X射線衍射(XRD)儀進(jìn)行表征的結(jié)果之一。XRD譜圖證實(shí)了產(chǎn)物由鐵鎳二元多孔氧化物構(gòu)成。
[0022]圖4是對(duì)制備方法制得的產(chǎn)物使用比表面與孔隙率分析儀進(jìn)行表征的結(jié)果之一。此結(jié)果顯示出了介孔的孔徑分布，由其可知，產(chǎn)物的介孔孔徑為2?3nm。
[0023]圖5是對(duì)制備方法制得的產(chǎn)物使用比表面與孔隙率分析儀進(jìn)行表征的結(jié)果之一。此結(jié)果一一氮?dú)馕?脫附等溫曲線圖表明產(chǎn)物的比表面積多245.5m2/g。
[0024]圖6是對(duì)制備方法制得的產(chǎn)物使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀進(jìn)行表征的結(jié)果之一。表征的條件為，將Ig的產(chǎn)物作為吸附劑，分別置于三價(jià)砷濃度為2.5mg/L的2000mL水中和五價(jià)砷濃度為2.5mg/L的2000mL水中，攪拌混合后5h進(jìn)行固液分離，然后再對(duì)吸附液進(jìn)行表征，由其結(jié)果可知，產(chǎn)物對(duì)三價(jià)砷的吸附量高達(dá)168.6mg/g，對(duì)五價(jià)砷的吸附量高達(dá) 90.lmg/go
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0026]首先從市場(chǎng)購(gòu)得或自行制得:
[0027]作為可溶性鐵鹽的氯化鐵、硝酸鐵和硫酸鐵；作為可溶性鎳鹽的氯化鎳、硝酸鎳和硫酸鎳；作為水的去離子水和蒸餾水；作為堿的氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、碳酸鈉和碳酸鉀。
[0028]接著，
[0029]實(shí)施例1
[0030]制備的具體步驟為:
[0031 ] 步驟I，先按照重量比為0.1: 1.8:100的比例，將可溶性鐵鹽、可溶性鎳鹽和水混合；其中，可溶性鐵鹽為氯化鐵，可溶性鎳鹽為硝酸鎳，水為去離子水，得到混合液。再用堿調(diào)節(jié)混合液的pH值為7.5后，攪拌1min并靜置陳化34min ;其中，堿為氫氧化鈉，得到含有沉淀物的反應(yīng)液。
[0032]步驟2，先對(duì)含有沉淀物的反應(yīng)液依次進(jìn)行固液分離、洗滌和干燥的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為8000r/min、時(shí)間為6min，洗滌處理為使用去離子水對(duì)分離得到的固態(tài)物進(jìn)行清洗，干燥處理為將清洗后的固態(tài)物置于50°C下烘干，得到粉末狀氫氧化物。再將粉末狀氫氧化物置于380°C下脫水反應(yīng)3h，制得近似于圖1和圖2所示，以及如圖3、圖4和圖5中的曲線所示的微-納結(jié)構(gòu)鐵鎳二元多孔氧化物。
[0033]實(shí)施例2
[0034]制備的具體步驟為:
[003