本發(fā)明涉及納米材料，具體涉及一種三維花狀高比表面積擬薄水鋁石材料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，水污染越來越嚴重。水污染是指人們生活所產(chǎn)生的生活污水、農(nóng)業(yè)和工業(yè)活動所排出的生產(chǎn)廢水及其它污染物造成水的使用價值降低或喪失。

2、水體富營養(yǎng)化通常是指水體中p、n等營養(yǎng)物質含量過高而引起的水體污染現(xiàn)象。除此之外，氟也是水中常見的污染物，屬于世界衛(wèi)生組織公布的三類致癌物之一，過量攝入會導致氟骨病等一系列疾病，對人體健康造成嚴重傷害。染料廢水的排放量也在不斷增加，這些染料污水中含有來自紡織、造紙、皮革和塑料等工業(yè)的廢水。剛果紅(cr)是一種水溶性的、以聯(lián)苯胺為基礎的陰離子雙偶氮染料，對許多生物都有毒性由于對水生生物和人的皮膚和眼睛都有刺激性的。因此，探索一種簡單、高效以及低成本治理水體中污染物的方法，已經(jīng)成為水資源保護領域的首要目標。

3、目前水污染廢水的治理方法主要有降解法、催化法和吸附法。其中吸附法因其成本低和操作簡便被廣泛應用。在當前的研究中，擬薄水鋁石因其具有較高的零點電荷，高比表面積可提供豐富的活性位點，其(020)晶面上存在有高密度羥基基團，具有優(yōu)異的吸附移除性能。但是，現(xiàn)有擬薄水鋁石用于水體中污染物的吸附時，吸附效果差，因其活性位點密度低，導致吸附速率緩慢和最大吸附量少，限制了其實際應用。shunzheng?zhao,yanfengwen?and?chengcheng?du,et?al.introduction?of?vacancy?capturemechanismintodefective?alumina?microspheres?for?enhanced?adsorption?oforganic?dyes,chemical?engineering?journal,2022,402,126180.報道了目前制備的擬薄水鋁石比表面積較低、活性位點分布不足，其對污染物的吸附容量也較低。leihuang,zhihui?yang?and?yujun?shen,et?al.organic?frameworks?induce?synthesisandgrowth?mechanism?of?well-ordered?dumbbell-shaped?zno?particles,materialschemistry?and?physics,2019,232,129-136.報道了使用過氧化氫修飾空心管氧化鋁，加強活性位點在材料表面的分布以提高其吸附能力，但其洗滌次數(shù)過高，并且工藝復雜，不利于工業(yè)化應用。

4、因此，亟需研發(fā)一種污染物吸附效果好并適合規(guī)模化生產(chǎn)與應用的擬薄水鋁石材料。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種三維花狀高比表面積擬薄水鋁石材料及其制備方法和應用。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種三維花狀高比表面積擬薄水鋁石材料，其中，所述擬薄水鋁石材料為納米片組裝形成的三維花狀結構。

3、本發(fā)明第二方面提供一種第一方面所述的擬薄水鋁石材料的制備方法，其中，所述方法包括以下步驟：

4、(1)將摩爾濃度為0.02-0.08mol/l的鋁鹽溶液、表面活性劑和堿溶液進行混合，形成第一混合液；其中，所述鋁鹽溶液和堿溶液采用醇和水組成的混合溶劑；

5、(2)將低碳有機酯溶于醇和水的混合溶劑中，形成第二混合液；

6、(3)將第一混合液和第二混合液同時加入旋轉液膜反應器快速成核，形成成核漿液；

7、(4)使步驟(3)得到的成核漿液進行微波水熱晶化，得到所述三維花狀高比表面積擬薄水鋁石材料。

8、本發(fā)明第三方面提供一種由第二方面所述的方法制得的三維花狀高比表面積擬薄水鋁石材料，其中，所述擬薄水鋁石材料為納米片組裝形成的三維花狀結構。

9、本發(fā)明第四方面提供第一方面或第三方面所述的三維花狀高比表面積擬薄水鋁石材料在催化、吸附和分離中的應用。

10、通過上述技術方案，本發(fā)明所取得的有益技術效果如下：

11、(1)本發(fā)明提供的擬薄水鋁石材料具有特殊的三維花狀結構，其由納米片自組裝形成，可提高吸附位點密度，使其具有更多的吸附位點，極大提高了擬薄水鋁石材料對水體中的磷、氟和剛果紅染料的吸附性能。

12、(2)本發(fā)明可對擬薄水鋁石的(020)晶面暴露比和比表面積進行調控。本發(fā)明中具有特殊形貌的擬薄水鋁石在處理污水的過程中還可充分發(fā)揮其大比表面積以及(020)晶面上豐富的活性吸附羥基基團位點的優(yōu)勢，提升吸附效率，增大吸附容量。

13、(3)本發(fā)明提供的制備方法操作簡便，反應條件溫和，能夠更加低成本高效合成具有晶面選擇性的、大比表面積的花狀擬薄水鋁石，易于實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

技術特征：

1.一種三維花狀高比表面積擬薄水鋁石材料，其特征在于，所述擬薄水鋁石材料為納米片組裝形成的三維花狀結構。

2.根據(jù)權利要求1所述的擬薄水鋁石材料，其中，所述擬薄水鋁石材料的平均粒徑尺寸為500-1000nm，優(yōu)選為584.1-887.5nm，進一步優(yōu)選為584.1-599.5nm；

3.一種根據(jù)權利要求1或2所述的擬薄水鋁石材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，所述鋁鹽溶液的摩爾濃度為0.02-0.06mol/l，優(yōu)選為0.06mol/l；

5.根據(jù)權利要求3或4所述的方法，其中，所述表面活性劑的用量為鋁鹽中鋁離子摩爾數(shù)的0.1-10mol％，優(yōu)選為3mol％；

6.根據(jù)權利要求3-5中任一項所述的方法，其中，所述堿溶液的摩爾濃度為0.01-1mol/l，優(yōu)選為0.6-1mol/l；

7.根據(jù)權利要求3-6中任一項所述的方法，其中，所述低碳有機酯的用量為所有混合溶劑與低碳有機酯總質量的10-20％，優(yōu)選為10-15％；

8.根據(jù)權利要求3-7中任一項所述的方法，其中，所述微波水熱晶化在200-400rpm的轉速下進行，優(yōu)選為275rpm；

9.一種由權利要求3-8中任一項所述的方法制得的三維花狀高比表面積擬薄水鋁石材料，其特征在于，所述擬薄水鋁石材料為納米片組裝形成的三維花狀結構；

10.權利要求1-2和9中任一項所述的三維花狀高比表面積擬薄水鋁石材料在催化、吸附和分離中的應用；

技術總結
本發(fā)明涉及納米材料技術領域，公開了一種三維花狀高比表面積擬薄水鋁石材料及其制備方法和應用。所述擬薄水鋁石材料為納米片組裝形成的三維花狀結構。將摩爾濃度為0.02?0.08mol/L的鋁鹽溶液、表面活性劑和堿溶液進行混合，形成第一混合液；將低碳有機酯溶于醇和水組成的混合溶劑中形成第二混合液，采用旋轉液膜反應器使第一混合液與第二混合液瞬間成核得到成核漿液，使成核漿液進行微波水熱晶化，得到所述擬薄水鋁石材料。所述擬薄水鋁石材料可用于催化、吸附和分離。本發(fā)明提供的擬薄水鋁石材料具有特殊的三維花狀結構，其由納米片自組裝形成，可提高吸附位點密度，使其具有更多的吸附位點，有助于對水體中的磷、氟和剛果紅等污染物進行吸附。

技術研發(fā)人員：馮擁軍,杜若暉,史少偉,李純莉,李慧玉,管君
受保護的技術使用者：北京化工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2