專利名稱：負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境凈化材料及其制備方法，特別是涉及一種負(fù)載型 納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)境污染的控制與治理，是人類21世紀(jì)面臨和亟待解決的重大課題， 開發(fā)能將各種污染物過濾、吸附并降解至無害化的實(shí)用技術(shù)，是解決水污 染和空氣污染等環(huán)境問題的有效途徑。中國(guó)專利CN1792427公開了一種膨 脹珍珠巖負(fù)載慘雜納米二氧化鈦催化劑及其制備方法。它是以膨脹珍珠巖 為載體，負(fù)載摻雜納米晶粒Ti02層，它還摻雜有La、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Tm、 Yb或Lu，以鈦酸脂或硫酸氧鈦為前驅(qū)體制備溶 膠，將溶膠負(fù)載于膨脹珍珠巖上，自然干燥和烘干，煅燒。再將煅燒所得 的納米晶粒Ti02催化劑浸潰稀土金屬的硝酸鹽或氯化物溶液中，洗滌，100
。c烘千，再于5ocrc熱處理，煅燒即可。但膨脹珍珠巖的比表面積小，一
般為4m7g，其內(nèi)部微孔通常為規(guī)則囊狀，微孔連通性差，使得其過濾吸附
效果較弱，負(fù)載的光催化劑活性也不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)，提供一種具有良好的過濾、吸附、 離子交換、催化降解及抗菌功能，化學(xué)穩(wěn)定性好，使用、回收、再生方便， 安全、無毒，且制備工藝簡(jiǎn)單，成本低的負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化 材料及其制備方法。
本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料以硅藻土和沸石為載體， 負(fù)載納米Ti02、以及納米ZnO和納米Ce02中的一種，其中，硅藻土和沸 石為材料總質(zhì)量的70 90%，納米氧化物為材料總質(zhì)量的10 30%;硅藻 土和沸石的配合比按質(zhì)量比計(jì)是硅藻土 沸石=1 : 0.5 2，，納米氧化物 的配合比按質(zhì)量比計(jì)是Ti02 : ZnO : Ce02=l : X : (1-X)，其中，0《X《1。
本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料的制備方法包括以下步
驟1) 將硅藻土和沸石過100目篩，取篩下物，按比例取硅藻土和沸石，
用重量百分濃度5%的鹽酸浸泡2 5小時(shí)，取出后用蒸餾水洗滌3次，于 80 9(TC溫度下烘干2 5小時(shí)，再于200 300 。C溫度下焙燒2 3小時(shí)， 取出冷卻，得載體備用。其屮，按質(zhì)量比計(jì)是硅藻土 沸石-1 : 0.5 2， 硅藻土和沸石為市售工業(yè)級(jí)。
2) 按比例將硝酸鋅和/或硝酸鈰溶解于無水乙醇中，加入市售濃鹽酸 (38%)后在攪拌條件下緩慢加入鈦酸丁酯，攪拌，然后再緩慢滴加fe餾
水并繼續(xù)攪拌20 60分鐘，得復(fù)合氧化物前驅(qū)體溶膠。其中，無水乙醇、 濃鹽酸及蒸餾水的用量按質(zhì)量比計(jì)分別是，硝酸鹽無水乙醇二IOO : 300 500，硝酸鹽:濃鹽酸=100 : 8 28，硝酸鹽:蒸餾水=100 : 35 80。硝酸 鹽及鈦酸丁酯為化學(xué)純或分析純，以分析純?yōu)楹谩?br> 3) 將l)所述的載體浸于2)所述的復(fù)合氧化物前驅(qū)體溶膠中，攪拌 2 8小吋后于80 12(TC溫度—F通風(fēng)干燥4 8小時(shí)，得負(fù)載體。
4) 將3)所述的負(fù)載體以1 3TV分的升溫速度升溫至400 60(TC， 并保溫1 5小時(shí)，得本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料。
本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料的優(yōu)點(diǎn)在于，其一，利 用和發(fā)揮了硅藻土、沸石和納米復(fù)合氧化物之間的協(xié)同作用，具有良好的 過濾、吸附、離子交換、催化降解和抗菌能力，過濾吸附效果好，光催化 活性高，抗菌效果好；其二，易回收再利用，其相應(yīng)處理成本較低；其三， 化學(xué)穩(wěn)定性好，無毒無害，使用方便、安全；其四，制備工藝簡(jiǎn)單易行， 生產(chǎn)成本較低，適于批量生產(chǎn)?？蓮V泛用于水體和空氣的凈化處理。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料以硅藻土和沸石為載體， 負(fù)載納米Ti02、納米ZnO和納米Ce02，其中，硅藻土和沸石為材料總質(zhì) 量的70%，納米氧化物為材料總質(zhì)量的30%;硅藻土和沸石的配合比按質(zhì) 量比計(jì)是硅藻土 :]，納米氧化物的配合比按質(zhì)量比計(jì)是Ti02 : ZnO : Ce02=l : 0. 5 : 0. 5。
制備方法步驟如下
1) 將硅藻土和沸石過100目篩，取篩下硅藻土 350g和沸石350g，用 濃度5。/。的鹽酸5000g浸泡3小時(shí)，取出后用蒸餾水洗滌3次，于9(TC溫 度下烘干2小時(shí)，再于20(TC溫度下焙燒3小時(shí)，取出冷卻，得載體備用。
2) 將275g硝酸鋅Zn(N03) 2 6仏0和190g硝酸鈰Ce(N03)2 6H20溶解于1810g無水乙醇中，加入濃鹽酸85g，在攪拌條件下緩慢加入鈦酸丁
酯640g，攪拌，然后再緩慢滴加蒸餾水277g，繼續(xù)攪拌30分鐘，得復(fù)合 氧化物前驅(qū)體溶膠。
3) 將l)所述的載體浸于2)所述的復(fù)合氧化物前驅(qū)體溶膠中，攪拌 8小時(shí)后于IO(TC溫度下通風(fēng)干燥6小時(shí)，得負(fù)載體。
4) 將3)所述的負(fù)載體以2tV分的升溫速度升溫至500。C，并保溫2 小時(shí)，取出冷卻，得本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料。' 實(shí)施例2:
本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合諷化物環(huán)境凈化材料以硅藻土和沸石為載體， 負(fù)載納米Ti02、納米ZnO，其中，硅藻土和沸石為材料總質(zhì)量的70%，納 米氧化物為材料總質(zhì)量的30%;硅藻土和沸石的配合比按質(zhì)量比計(jì)是硅藻 土 沸石二l : 2，納米氧化物的配合比按質(zhì)量比計(jì)是Ti02 : ZnO=l : 1。
制備方法步驟如下
O將硅藻土和沸石過100目篩，取篩下硅藻土 233g和沸石467g，用 濃度5。/。的鹽酸5000g浸泡2小時(shí)，取出后用蒸餾水洗滌3次，于80"C溫 度下烘干5小時(shí)，再于30(rC溫度下焙燒2小時(shí)，取出冷卻，得載體備用。
2) 將550g硝酸鋅Zn(N03)2 6H20溶解于1660g無水乙醇中，加入濃 鹽酸42g，在攪拌條件下緩慢加入鈦酸丁酯640g，攪拌，然后再緩慢滴加 蒸餾水146g，繼續(xù)攪拌60分鐘，得復(fù)合氧化物前驅(qū)體溶膠。
3) 將l)所述的載體浸于2)所述的復(fù)合氧化物前驅(qū)體溶膠中，攪拌 7小時(shí)后于12(TC溫度下通風(fēng)千燥4小時(shí)，得負(fù)載體。
4) 將3)所述的負(fù)載體以2。C/分的升溫速度升溫至55(TC，并保溫2 小時(shí)，取出冷卻，得本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料。 實(shí)施例3:
本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料以硅藻土和沸石為載體， 負(fù)載納米Ti02和納米Ce02，其中，硅藻土和沸石為材料總質(zhì)量的70%， 納米氧化物為材料總質(zhì)量的30%;硅藻土和沸石的配合比按質(zhì)量比計(jì)是硅 藻土 沸石=1 : 0. 5，納米氧化物的配合比按質(zhì)量比計(jì)是Ti02 : Ce02=l :
制備方法步驟如下
1)將硅藻土和沸石過IOO目篩，取篩下硅藻土467g和沸石233g，用 濃度5。/。的鹽酸5000g浸泡3小時(shí)，取出后用蒸餾水洗滌3次，于8(TC溫 度下烘干5小時(shí)，再于300"C溫度下焙燒2小時(shí)，取出冷卻，得載體備用。2) 將380g硝酸鈰Ce(N03)2 6H20溶解于測(cè)g無水乙醇中，加入濃 鹽酸107g，在攪拌條件下緩慢加入鈦酸丁酯640g，攪拌，然后再緩慢滴加 蒸餾水320g，繼續(xù)攪拌20分鐘，得復(fù)合氧化物前驅(qū)體溶膠。
3) 將O所述的載體浸于2)所述的復(fù)合氧化物前驅(qū)體溶膠中，攪拌 7小時(shí)后于8(TC溫度下通風(fēng)干燥8小時(shí)，得負(fù)載體。
4) 將3)所述的負(fù)載體以3TV分的升溫速度升溫至60(TC，并保溫l 小時(shí)，取出冷卻，得本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料。' 實(shí)施例4
本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料以硅藻土和沸石為載體， 負(fù)載納米Ti02、納米ZnO和納米Ce02，其中，硅藻土和沸石為材料總質(zhì) 量的80%.納米氧化物為材料總質(zhì)量的20%;硅藻土和沸石的配合比按質(zhì) 量比計(jì)是硅藻土 沸石=1 : 1，納米氧化物的配合比按質(zhì)量比計(jì)是Ti02 : ZnO : Ce02=l : 0. 7 : 0. 3。
制備方法步驟如下
1) 將硅藻土和沸石過100目篩，取篩下硅藻土400g和沸石400g，用 濃度5。/。的鹽酸5000g浸泡4小吋，取出后用蒸餾水洗滌3次，于9(TC溫 度下烘干4小時(shí)，再于300。C溫度下焙燒2小時(shí)，取出冷卻，得載體各用。
2) 將183g :fj肖酸鋅Zn(N03) 2 6H20和126g硝酸鈰Ce(N03)2 6H20溶 解于i207g無水乙醇中，加入濃鹽酸43g，在攪拌條件下緩慢加入鈦酸丁 酯426g，攪拌，然后再緩慢滴加蒸餾水170g，繼續(xù)攪拌40分鐘，得復(fù)合 氧化物前驅(qū)體溶膠。
3) 將l)所述的載體浸于2)所述的復(fù)合氧化物前驅(qū)體溶膠中，攪拌 4小時(shí)后于IO(TC溫度下通風(fēng)干燥4小時(shí)，得負(fù)載體。
4) 將3)所述的負(fù)載體以rC/分的升溫速度升溫至45CTC，并保溫4 小時(shí)，取出冷卻，得本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料。 實(shí)施例5
本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料以硅藻土和沸石為載體， 負(fù)載納米Ti02、納米ZnO和納米Ce02，其中，硅藻土和沸石為材料總質(zhì) 量的90%，納米氧化物為材料總質(zhì)量的10%;硅藻土和沸石的配合比按質(zhì) 量比計(jì)是硅藻土 沸石二l : 0.8，納米氧化物的配合比按質(zhì)量比計(jì)是Ti02 :ZnO : Ce02=l : 0.4 : 0.6。
制備方法步驟如下
1)將硅藻土和沸石過100目篩，取篩下硅藻土 500g和沸石400g，用濃度5。/。的鹽酸5000g浸泡5小時(shí)，取出后用蒸餾水洗滌3次，于90'C溫 度下烘干5小時(shí)，再于30(TC溫度下焙燒3小時(shí)，取出冷卻，得載體備用。
2) 將109g硝酸鋅Zn(N03)2 6H20和177硝酸鈰Ce(N03)2 6H20溶解 于1230g無水乙醇中，加入濃鹽酸43g，在攪拌條件下緩慢加入鈦酸丁酯 426g，攪拌，然后再緩慢滴加蒸餾水142g，繼續(xù)攪拌20分鐘，得復(fù)合氧 化物前驅(qū)體溶膠。
3) 將l)所述的載體浸于2)所述的復(fù)合氧化物前驅(qū)體溶膠中，撿拌 2小時(shí)后于8(TC溫度下通風(fēng)千燥6小時(shí)，得負(fù)載體。
4) 將3)所述的負(fù)載體以2IV分的升溫速度升溫至40(rC，并保溫5 小時(shí)，取出冷卻，得本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料。
權(quán)利要求
1、一種負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料，其特征在于它是以硅藻土和沸石為載體，負(fù)載納米TiO2、以及納米ZnO和納米CeO2中的一種，其中，硅藻土和沸石為材料總質(zhì)量的70～90％，納米氧化物為材料總質(zhì)量的10～30％；硅藻土和沸石的配合比按質(zhì)量比計(jì)是硅藻土∶沸石＝1∶0.5～2，納米氧化物的配合比按質(zhì)量比計(jì)是TiO2∶ZnO∶CeO2＝1∶X∶(1-X)，其中，0≤X≤1。
2、 一種權(quán)利要求1所述負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟1) 將硅藻土和沸石過100目篩，取篩下物，用重量百分濃度5%的鹽 酸浸泡2 5小時(shí)，取出后用蒸餾水洗滌3次，于80 9(TC溫度下烘干2 5小時(shí)，再于200 300 'C溫度下焙燒2 3小時(shí)，取出冷卻，得載體備用；2) 按比例將硝酸鋅和/或硝酸鈰溶解于無水乙醇中，加入濃鹽酸后在 攪拌條件下緩慢加入鈦酸丁酯，攪拌，然后再緩慢滴加蒸餾水并繼續(xù)攪拌 20 60分鐘，得復(fù)合氧化物前驅(qū)體溶膠，其中，無水乙醇、濃鹽酸及蒸餾 水的用量按質(zhì)量比計(jì)分別是，硝酸鹽無水乙醇二100 : 300 500,硝酸鹽:濃鹽酸二100 : 8 28，硝酸鹽:蒸餾水二100 : 35 80;3) 將l)所述的載體浸于2)所述的復(fù)合氧化物前驅(qū)體溶膠中，攪拌 2 8小時(shí)后于80 120。C溫度下通風(fēng)干燥4 8小時(shí)，得負(fù)載體；4) 將3)所述的負(fù)載體以1 3。C/分的升溫速度升溫至400 60(TC， 并保溫1 5小時(shí)，得本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料及其制備方法，它是以硅藻土和沸石為載體，負(fù)載納米TiO₂、以及納米ZnO和納米CeO₂中的一種。其制備方法是用硅藻土和沸石制備載體；以無水乙醇為介質(zhì)，以硝酸鋅和/或硝酸鈰及鈦酸丁酯為原料，制得復(fù)合氧化物前驅(qū)體溶膠；將復(fù)合氧化物前驅(qū)體溶膠負(fù)載在載體上制得負(fù)載體；最后將負(fù)載體干燥、焙燒、冷卻后得本發(fā)明負(fù)載型納米復(fù)合氧化物環(huán)境凈化材料。該材料具有良好的過濾、吸附、離子交換、催化降解及抗菌功能，化學(xué)穩(wěn)定性好，使用、回收、再生方便，安全、無毒，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，適于批量生產(chǎn)。廣泛用于空氣及水體的凈化處理。
文檔編號(hào)B01J21/06GK101301605SQ20081004523
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者偉 張, 張佩聰, 李峻峰, 王彥梅, 胡新鴿, 鄧春林, 邱克輝, 璇 鄒 申請(qǐng)人:成都理工大學(xué)