復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機非金屬類功能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]室內(nèi)空氣凈化技術(shù)與通常的處理空氣污染物技術(shù)顯著不同的是，室內(nèi)空氣凈化技術(shù)必須滿足室溫操作，能耗低，材料可再生循環(huán)使用等實際要求。催化氧化技術(shù)是脫除甲醛的一種重要方法，但依目前結(jié)果看來，室溫完全氧化甲醛僅在幾種貴金屬催化劑上得以實現(xiàn)專利CN101380574和CN101612578。光催化技術(shù)是一種在常溫常壓下使用的高級氧化技術(shù)，以T12納米粉體或薄膜作為光催化劑，以紫外燈為光源，對污染物進行光催化氧化脫除。但由于室內(nèi)空氣中醛類和苯系物污染物的濃度一般低于1.25mg/m3，對如此低濃度的污染物，光催化脫除效果不佳。吸附凈化技術(shù)是利用活性炭、分子篩、活性氧化鋁等大比表面的多孔吸附材料對污染物進行吸附處理。但其受吸附容量和空氣中水分子等競爭吸附的影響，會很快失效，并且存在二次污染，再生困難的問題。因此，目前用于凈化的材料還有待進一步改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種具有空氣和水體凈化功能的復(fù)合材料及其制備方法。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種復(fù)合材料，包括:云母片基體;水滑石層，所述水滑石層形成在所述云母片基體的外表面的至少一部分上;三氧化二鋁層，所述鋁溶膠層形成在所述云母片基體與所述水滑石層之間，并將所述云母片基體與水滑石層進行結(jié)合。根據(jù)本發(fā)明上述實施例的復(fù)合材料具有低溫催化還原氣態(tài)污染物，修復(fù)陰離子污染水體和螯合重金屬的作用，進而可有用于室溫空氣和水體的凈化處理。
[0005]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的復(fù)合材料還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0006]根據(jù)本發(fā)明實施例的復(fù)合材料，還可以進一步包括:金屬膜，所述金屬膜形成在所述水滑石層的外表面的至少一部分上。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述三氧化二鋁層是由鋁溶膠經(jīng)過焙燒后得到。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述金屬膜由Au、Pt、Ag、Pd、Cu、W、Ta、C、Mo、WC、TiC中的至少一種形成。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提出了一種前面所述的復(fù)合材料的制備方法，根據(jù)本發(fā)明的實施例的復(fù)合材料的制備方法包括:
[0010](I)將云母片與鋁溶膠混合，使所述云母片表面形成鋁溶膠層；
[0011 ] (2)制備鎂鹽和鋁鹽的混合鹽溶液；
[0012](3)制備氫氧化鈉和碳酸鈉的混合堿溶液；
[0013](4)將步驟(I)中處理后的云母片置于所述混合鹽溶液中，并隨著攪拌，向所述混合鹽溶液中滴加所述混合堿溶液；
[0014](5)將步驟(4)中制備得到的混合物進行晶化，以便在所述云母片的表面形成水滑石層；以及
[0015](6)將步驟(5)中制備得到的混合物進行過濾、水洗、干燥和焙燒，以便獲得所述復(fù)合材料。
[0016]該方法在云母片上原位生長片層結(jié)構(gòu)的水滑石，復(fù)合方法簡單、制備條件溫和，制備得到的所述水滑石與云母片復(fù)合物結(jié)合牢固，不易脫落，穩(wěn)定性高，便于工業(yè)化大規(guī)模推廣應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明上述實施例的方法制備得到的復(fù)合材料可以有效用于室溫下吸附氣態(tài)污染物，達到凈化空氣的目的，同時該復(fù)合材料可進行熱再生處理，進而可以克服現(xiàn)有的吸附材料失效快，再生困難等缺陷。
[0017]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的復(fù)合材料的制備方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0018]根據(jù)本發(fā)明的，進一步包括:(7)通過真空濺射法向所述復(fù)合材料的表面濺射活性金屬原子，以便沉積形成金屬膜。由此可以進一步提高復(fù)合材料的凈化空氣和水體作用。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在步驟(I)中，將所述云母片與所述鋁溶膠按照為10:1-5:1的質(zhì)量比進行混合。由此可以在云母片表面形成質(zhì)地均勻、厚度適宜的鋁溶膠層。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述混合鹽溶液中鎂鹽的濃度為0.02-1.5mol/L。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述混合鹽溶液中鎂離子與鋁離子的摩爾比為2-4:1。由此可以進一步促進水滑石的形成。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述混合堿溶液是通過將氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液混合制備得到的，其中，所述氫氧化鈉溶液的起始濃度為0.05-4mol/L，所述碳酸鈉溶液的起始濃度為0.005-0.6mol/L。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述混合堿液中[0H—]的濃度為
0.05-4moI/L，[0H— ] /[C032—]的摩爾比為14-18。由此，通過采用上述混合堿溶液，可以有效對混合鹽溶液的PH值進行調(diào)節(jié)，進而便于得到水滑石，并負(fù)載于涂敷有鋁溶膠的云母片表面。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述晶化是在20-120攝氏度的溫度下放置2-48小時完成的。由此可以便于水滑石的形成。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述活性金屬原子為Au、Pt、Ag、Pd、Cu、W、Ta、C、Mo、WC和TiC中的至少一種。由此可以進一步提高復(fù)合材料的凈化效果。
【附圖說明】
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的制備復(fù)合材料的流程圖。
[0027]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的制備復(fù)合材料的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種復(fù)合材料，下面參考圖1詳細描述本發(fā)明實施例的復(fù)合材料。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例的復(fù)合材料包括:云母片基體10、水滑石層20，三氧化二鋁層30，其中，水滑石層20形成在云母片基體10的外表面的至少一部分上;三氧化二鋁層30形成在云母片基體10與O水滑石層20之間，并將云母片基體與水滑石層進行全士么云口口 ο
[0030]根據(jù)本發(fā)明上述實施例的復(fù)合材料具有低溫催化還原氣態(tài)污染物，修復(fù)陰離子污染水體和螯合重金屬的作用，進而可有用于室溫空氣和水體的凈化處理。上述實施例的復(fù)合材料以廉價的云母片為基體，水滑石負(fù)載體，能夠利用云母片有無污染、絕緣、耐電壓性能好、傳熱效果好等特點提高復(fù)合材料的再生效率，同時利用云母片和水滑石的協(xié)同作用，有效解決了低溫催化還原氣態(tài)污染物、修復(fù)陰離子污染水體和螯合重金屬陽離子等技術(shù)問題。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，如圖1所示，上述復(fù)合材料還可以進一步包括:金屬膜40，金屬膜40形成在水滑石層20的外表面的至少一部分上。由此可以進一步提高復(fù)合材料的凈化作用。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，三氧化二鋁層30是由鋁溶膠經(jīng)過焙燒后得到。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，金屬膜40由Au、Pt、Ag、Pd、Cu、W、Ta、C、Mo、WC、TiC中的至少一種形成。由此可以進一步提高復(fù)合材料的螯合重金屬陽離子的作用，進而提高復(fù)合材料凈化空氣和水體的效果。金屬膜能夠負(fù)載在比表面積相當(dāng)大的載體上，且能高度分散，所以僅用少量貴金屬或過渡金屬(0.l_lwt%)就可以達到較高的催化活性，進而提高凈化空氣和水體的效果。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種復(fù)合材料的制備方法，根據(jù)本發(fā)明的實施例的復(fù)合材料的制備方法包括:(I)將云母片與鋁溶膠混合，使所述云母片表面形成鋁溶膠層；(2)制備鎂鹽和鋁鹽的混合鹽溶液；(3)制備氫氧化鈉和碳酸鈉的混合堿溶液；(4)將步驟(I)中處理后的云母片置于所述混合鹽溶液中，并隨著攪拌，向所述混合鹽溶液中滴加所述混合堿溶液；(5)將步驟(4)中制備得到的混合物進行晶化，以便在所述云母片的表面形成水滑石層；以及(6)將步驟(5)中制備得到的混合物進行過濾、水洗、干燥和焙燒，以便獲得所述復(fù)合材料。
[0035]本發(fā)明通過將鋁溶膠涂覆在云母片表面，利用所述云母片較大的比表面積以及所述鋁溶膠易吸附和較強的粘結(jié)能力等特點，有利于所述鋁溶膠與所述云母片形成穩(wěn)定、牢固的界面;通過將所述涂覆鋁溶膠的云母片置于所述鎂鹽和鋁鹽的混合鹽溶液，在控制所述混合鹽液PH值制備片狀結(jié)構(gòu)水滑石的過程中，利用所述鋁溶膠帶電荷特點實現(xiàn)水滑石片狀結(jié)構(gòu)在云母片表面原位生長和沉積；以及，通過過濾、水洗的辦法除掉多余的與所述涂覆鋁溶膠云母片粘結(jié)較弱的所述水滑石和或水溶液，并利用干燥和焙燒的方法除去多余的水分和或溶液以便得到所述復(fù)合材料。該方法在所述云母片上原位生長片層結(jié)構(gòu)的水滑石，復(fù)合方法簡單、制備條件溫和，制備得到的所述水滑石與云母片復(fù)合物結(jié)合牢固，不易脫落，穩(wěn)定性高，便于工業(yè)化大規(guī)模推廣應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明上述實施例的方法制備得到的復(fù)合材料可以有效用于室溫下吸附氣態(tài)污染物，達到凈化空氣的目的，同時該復(fù)合材料可進行熱再生處理，進而可以克服現(xiàn)有的吸附材料失效快，再生困難等缺陷。
[0036]下面參考圖2和圖3詳細描述本發(fā)明實施例復(fù)合材料的制備方法。
[0037]SlOO:云母片涂膠
[0038]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，首先將云母片與鋁溶膠混合，使云母片表面形成鋁溶膠層。進而可以在云母片表面帶有一層負(fù)離子，便于后續(xù)將帶有正