本發(fā)明屬于功能陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種原位合成蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔集料的方法。

背景技術(shù)：

一些多孔負(fù)載材料(如陶粒、粉煤灰、活性炭、沸石、mno2、γ-al2o3等)因比表面積大、吸附能力強(qiáng)、疏松多孔、熱穩(wěn)定性好等特性可以用于納米催化劑、吸附劑的穩(wěn)定化和負(fù)載。其中，多孔陶砂、陶粒等煅燒頁(yè)巖、粘土類集料具有價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)的同時(shí)，集料本身也具有相當(dāng)?shù)奈叫阅?，能夠?qū)諝庵械奈廴疚?、污染水中的重金屬等進(jìn)行吸附。由于主要原料天然頁(yè)巖或陶土，與微生物也具有相當(dāng)?shù)挠H和性，易于微生物的吸附生長(zhǎng)。目前，多孔集料已被廣泛應(yīng)用于空氣污染處理、水污染處理等領(lǐng)域。

目前多孔集料在污染領(lǐng)域的應(yīng)用方法有直接應(yīng)用和催化劑、吸附劑負(fù)載兩種方式。直接應(yīng)用主要是直接充當(dāng)水污染處理過(guò)程中的填料。另外，多孔集料作為載體負(fù)載催化劑、吸附劑現(xiàn)在也得到了廣泛的研究，主要負(fù)載方式有直接負(fù)載、堿激發(fā)法、真空超聲、化學(xué)鍵合等。但相對(duì)于其它多孔負(fù)載材料，多孔集料的比表面積較小、孔徑偏大，對(duì)于納米尺度來(lái)說(shuō)表面比較平滑，使其對(duì)于納米功能性顆粒的負(fù)載量大大降低。因此，集料的表面改性和活化對(duì)于它作為載體應(yīng)用過(guò)程中尤為關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于旨在針對(duì)多孔集料作為納米吸附劑催化劑載體比表面積較小、孔徑較大、表面平滑等缺陷，制備出一種制備過(guò)程簡(jiǎn)便，對(duì)納米功能性顆粒負(fù)載方式簡(jiǎn)單、負(fù)載量大的原位合成蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔集料載體材料。

為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下：

原位合成蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔集料的方法，包括以下步驟：

1)配置過(guò)飽和ca(oh)2懸濁液，再加入naoh調(diào)節(jié)溶液的堿性至ph為13～14；

2)加入超聲洗滌并烘干后的多孔集料，超聲處理，使過(guò)飽和ca(oh)2懸濁液分布均勻并進(jìn)入集料的孔隙中；

3)在80～120℃加熱處理6～12h；

4)過(guò)濾分離，洗滌除去表面附著的ca(oh)2；烘干制得蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔集料。

按上述方案，過(guò)飽和ca(oh)2懸濁液ca(oh)2的投加量為0.5～1g/100ml水。

按上述方案，多孔集料加入量為3～8g/100ml。

按上述方案，所述多孔集料為陶粒、陶砂或多孔陶瓷的任意一種或者任意混合。

按上述方案，所述陶粒為頁(yè)巖陶粒、黏土陶粒、粉煤灰陶粒、垃圾陶粒、煤矸石陶粒、生物污泥陶?；蚝拥啄嗵樟?。

按上述方案，所述陶砂為頁(yè)巖陶砂、黏土陶砂、粉煤灰陶砂、垃圾陶砂、煤矸石陶砂、生物污泥陶砂或河底泥陶砂。

一種蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔集料，按上述方法制備而來(lái)。

所述蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔集料應(yīng)用于功能性載體負(fù)載催化劑和吸附劑或直接應(yīng)用于水污染處理和空氣污染處理。

本發(fā)明所得蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔集料大大增加了多孔集料的比表面積，優(yōu)化了集料的孔結(jié)構(gòu)，能夠大大提高納米功能性吸附劑或催化劑的負(fù)載量。同時(shí)，由于c-a-s-h的結(jié)構(gòu)特性，重金屬顆?？梢蕴娲鷖i進(jìn)入c-a-s-h的鏈狀結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)中的sio2也可以與納米催化劑和吸附劑顆粒成鍵，具有廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明有益效果如下：

(1)制備方法簡(jiǎn)便高效，能夠一步合成材料，制備周期短，成本低，效果好；

(2)制備過(guò)程中通過(guò)控制條件如：加熱溫度、時(shí)間、ph值、ca(oh)2量、集料投加量等，有效控制了c-a-s-h凝膠的生長(zhǎng)，使其生長(zhǎng)至蜂窩狀結(jié)構(gòu)階段；

(3)通過(guò)負(fù)載這層蜂窩狀c-a-s-h凝膠，提高了集料的比表面積達(dá)50倍，優(yōu)化了集料的孔結(jié)構(gòu)，大大增加了集料作為功能材料載體的負(fù)載量；

(4)c-a-s-h凝膠本身的鏈狀結(jié)構(gòu)也有固化重金屬、與功能性納米粒子成鍵的作用。

附圖說(shuō)明

圖1：普通陶砂表面的掃描電子顯微鏡圖；

圖2、3：實(shí)施例1所得蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔集料的掃描電子顯微鏡圖；

圖4：實(shí)施例2所得蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔集料的掃描電子顯微鏡圖；

圖5、6：實(shí)施例3普通陶砂負(fù)載ag/agbr可見(jiàn)光催化劑的掃描電子顯微鏡圖；

圖7、8：實(shí)施例3蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔集料負(fù)載ag/agbr可見(jiàn)光催化劑的掃描電子顯微鏡圖；

圖9：普通陶砂與蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔集料負(fù)載光催化劑催化效果對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例進(jìn)一步闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案，但不作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

實(shí)施例1

原位合成蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔陶砂的制備

(1)陶砂預(yù)處理：將900級(jí)頁(yè)巖陶砂超聲洗滌3次，每次30min，105℃下烘干，備用；

(2)配置反應(yīng)溶液：稱取0.5gca(oh)2置入100ml去離子水中，再稱取naoh調(diào)節(jié)其堿度，使naoh濃度為0.5mol/l，超聲30min，使其均勻分散。

(3)原位合成蜂窩狀結(jié)構(gòu)c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔陶砂功能性載體材料的制備：陶砂洗滌完成后，將5g陶砂置于100ml所配置的溶液中。超聲30min，使過(guò)飽和析出的ca(oh)2懸濁液分布均勻并進(jìn)入集料的孔隙中。密封，置于90℃烘箱中，加熱8h。取出，將加熱后的陶砂超聲洗滌3次每次30min，將表面附著的ca(oh)2洗去，在105℃下烘干，制得原位合成蜂窩狀結(jié)構(gòu)c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔陶砂功能材料。

所用頁(yè)巖陶砂表面的掃描電子顯微鏡圖如圖1所示。圖2和圖3是本實(shí)施例制備的原位合成蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔陶砂的掃描電鏡圖片，材料中的蜂窩狀結(jié)構(gòu)為c-a-s-h凝膠。與圖1中普通陶砂的形貌相比，可以看出這種原位合成蜂窩狀凝膠膜已經(jīng)均勻覆蓋在了陶砂的整個(gè)表面。

普通多孔陶砂與本實(shí)施例所得c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔陶砂氮吸附比表面積分析結(jié)果見(jiàn)表1所示。

表1

本實(shí)施例所得原位合成蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔陶砂具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，比表面積相較于普通多孔陶砂增加50倍左右。

實(shí)施例2

原位合成蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔陶粒的制備

(1)陶粒預(yù)處理：將700級(jí)頁(yè)巖陶粒超聲洗滌3次，每次30min，105℃下烘干，備用；

(2)配置反應(yīng)溶液：稱取2.5gca(oh)2置入500ml去離子水中，再稱取naoh調(diào)節(jié)其堿度，使naoh濃度為0.5mol/l，超聲30min，使其均勻分散。

(3)原位合成蜂窩狀結(jié)構(gòu)c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔陶粒功能性載體材料的制備：陶粒洗滌完成后，將50g陶粒置于500ml所配置的溶液中。超聲30min，使過(guò)飽和析出的ca(oh)2懸濁液分布均勻并進(jìn)入集料的孔隙中。密封，置于90℃烘箱中，加熱8h。取出，將加熱后的陶粒超聲洗滌3次每次30min，將表面附著的ca(oh)2洗去，在105℃下烘干，制得原位合成蜂窩狀結(jié)構(gòu)c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔陶粒功能性載體材料。

圖4是本實(shí)施例原位合成蜂窩狀結(jié)構(gòu)c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔陶粒功能性載體材料的掃描電鏡圖片，材料中的蜂窩狀結(jié)構(gòu)為c-a-s-h凝膠，可以看出這種原位合成蜂窩狀凝膠膜已經(jīng)均勻覆蓋在了陶粒的整個(gè)表面。

實(shí)施例3

原位合成蜂窩狀c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔陶砂負(fù)載可見(jiàn)光催化劑ag/agbr的制備及其與普通陶砂負(fù)載可見(jiàn)光催化劑的對(duì)比：

(1)c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔陶砂載體的制備同實(shí)施例1中所述。

(2)納米agbr的制備：調(diào)制50ml0.015m的ctab溶液，磁力攪拌30min，待用；調(diào)制50ml0.015m的agno3溶液在磁力攪拌下慢滴1～2h加入配好的ctab溶液中，在8000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下離心洗滌3次，每次5min，將上清液移除，得到納米agbr。

(3)將一次所得到的納米agbr加入60ml去離子水中，得到納米agbr懸濁液，將3g普通多孔陶砂與3g原位合成蜂窩狀結(jié)構(gòu)c-a-s-h凝膠膜復(fù)合多孔陶砂分別加入兩個(gè)培養(yǎng)皿中，分別向兩個(gè)培養(yǎng)皿中加入30mlagbr懸濁液；將培養(yǎng)皿放入通風(fēng)櫥中，靜置晾干。

(4)將得到的負(fù)載有agbr的普通陶砂和凝膠陶砂置于紫外光下還原30min，即得到ag/agbr/c-a-s-h復(fù)合光催化陶砂。

從圖5、6、7、8可以看出，ag/agbr/c-a-s-h復(fù)合光催化陶砂的負(fù)載量遠(yuǎn)大于普通陶砂，且沒(méi)有團(tuán)聚現(xiàn)象，納米ag/agbr顆粒很好的鑲嵌在了c-a-s-h的蜂窩狀結(jié)構(gòu)中。從圖9可以看出，ag/agbr/c-a-s-h復(fù)合光催化陶砂的效果比普通陶砂提高了40％。