本發(fā)明涉及一種用于吸附有機(jī)染料的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體的制備方法。
背景技術(shù)：
：層狀雙氫氧化物(ldh)是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的新型無機(jī)功能材料，也被稱作水滑石，其化學(xué)式為[m1-x2+mx3+(oh)2](an-)x/n·xh2o，其中m2+代表二價(jià)金屬陽離子，如mg2+、zn2+、cu2+等，m3+代表三價(jià)金屬陽離子，如al3+、co3+、fe3+等，an-代表陰離子，如co32-、cl-、no3-等，x是m3+/(m3++m2+)的比例，通常x介于0.2～0.33之間其分子結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。層狀氫氧化物沒有固定的化學(xué)式組成，其組成層板的金屬元素種類以及組成比例，層間陰離子的種類都可以調(diào)節(jié)，從而得到不同性質(zhì)和性能的層狀氫氧化物。專利cn104610575a公開了一種鋅鋁層狀雙氫氧化物包覆碳納米管復(fù)合粉體及其制備方法，首先利用水溶性聚合物對碳納米管進(jìn)行非共價(jià)鍵功能化法表面預(yù)處理，在其表面引入聚苯乙烯磺酸根基團(tuán)，然后在其乙醇與水的分散液中加入金屬鹽溶液和混合堿緩沖溶液，通過共沉淀法在碳納米管表面原位生長鋅鋁-層狀雙氫氧化物，同時(shí)提高碳納米管的單分散性。但此方法制備的粉體材料孔隙率和比表面積較小，并且粉體材料不利于從溶液中分離。具備三維共連續(xù)骨架結(jié)構(gòu)的多孔塊體可以在吸附，催化方面等展現(xiàn)出優(yōu)良的性能，目前為止還沒有制備層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體和應(yīng)用的專利報(bào)道。專利cn106241856a公開了一種鋅鎂鋁類水滑石的制備方法，將硝酸鋅，硝酸鎂和硝酸鋁以及尿素加入到40ml去離子水中攪拌溶解后，轉(zhuǎn)移到水熱釜中反應(yīng)一段時(shí)間后，用無水乙醇洗滌沉淀并在70℃下干燥得到鋅鎂鋁三元水滑石，但是該方法采用的是水熱法，需要在水熱釜中進(jìn)行反應(yīng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于吸附有機(jī)染料的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體的制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于吸附染料的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體的制備方法，先按照如下比例配置主原料：以0.002～0.02mol(較佳為0.005mol)的無水氯化鋅為鋅源，0.01～0.04mol的六水合氯化鋁為鋁源，0.5～5.0g(較佳為0.9g)尿素為陰離子碳酸根源，0.30～0.50g(較佳為0.35g)聚氧化乙烯(peo，平均分子量為1×106)為相分離誘導(dǎo)劑和2.0～5.0ml(較佳為3.2ml)的1，2-環(huán)氧丙烷為凝膠促進(jìn)劑；然后依次進(jìn)行以下步驟：1)、將聚氧化乙烯溶解在溶劑中并攪拌10～30min，得到均質(zhì)溶液；2)、向步驟1)所得到的均質(zhì)溶液中分別加入無水氯化鋅、六水氯化鋁和尿素，于80～100℃攪拌反應(yīng)10～12h，然后冷卻至室溫，得到透明澄清溶液；3)、在步驟2)所得到透明澄清溶液中加入(緩慢滴加，滴加時(shí)間為2～5分鐘)1，2-環(huán)氧丙烷(po)并攪拌均勻；4)、將步驟3)所得的溶液置于容器中密封后于40～60℃凝膠10～20min；5)、將步驟4)所得的濕凝膠于密封條件下40～60℃下陳化24～72h；接著采用低表面張力的溶劑浸泡3～8次，每次浸泡的時(shí)間為1～3h；6)、將步驟5)所得的陳化后凝膠置于60～120℃干燥(常壓干燥)24～72h，得層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體。作為本發(fā)明的用于吸附染料的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體的制備方法的改進(jìn)：所述無水氯化鋅與六水合氯化鋁的摩爾比為0.3～2：1(較佳為0.5:1)。作為本發(fā)明的用于吸附染料的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述溶劑為去離子水與無水乙醇的混合物，溶劑的總體積為5～9ml。作為本發(fā)明的用于吸附染料的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述溶劑中去離子水與無水乙醇的體積比為1.5～2.5：1。作為本發(fā)明的用于吸附染料的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟5)中的低表面張力的溶劑為異丙醇或甲醇。在本發(fā)明中，沒有明確告知的均為在室溫下進(jìn)行，室溫一般是指20～30℃；攪拌均在300～600r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行。本發(fā)明的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體，能用于水中有機(jī)染料剛果紅的吸附的吸附，實(shí)驗(yàn)方法為：取50ml濃度為100～1000mg/l的有機(jī)染料剛果紅溶液于100ml錐形瓶中，加入30～50mg的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體吸附劑，在20～60℃條件下震蕩1～10h，采用紫外吸收分光光度計(jì)測量吸附后溶液的吸光度。本發(fā)明具有以下的技術(shù)優(yōu)勢：1)、本發(fā)明以聚氧化乙烯為相分離誘導(dǎo)劑和1，2-環(huán)氧丙烷為凝膠促進(jìn)劑，制備了共連續(xù)的大孔結(jié)構(gòu)；本發(fā)明制備的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體具有較大的孔隙率和三維共連續(xù)骨架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并且便于從溶液中分離，不需要采用特殊的分離手段就能實(shí)現(xiàn)固液分離。即，采用該方法制備的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體吸附劑具有連續(xù)大孔骨架、孔隙率高的特點(diǎn)，該吸附劑價(jià)格低廉，便于分離，并對有機(jī)染料剛果紅具有極強(qiáng)的吸附性。2)、本發(fā)明所采用的原料為無水氯化鋅、六水合氯化鋁和尿素，廉價(jià)易得，成本低，污染小。3)、本發(fā)明制備的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體具有極高的有機(jī)染料剛果紅的吸附能力，其吸附容量高達(dá)1500mg/g。綜上所述，本發(fā)明涉及一種環(huán)氧化物調(diào)控溶膠凝膠-伴隨相分離法制備層狀雙氫氧化物多孔塊體的制備方法，采用該方法制備出的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體具有大量的正電荷，對有機(jī)染料剛果紅具有極強(qiáng)的吸附能力。附圖說明下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是實(shí)施例1得到的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體x射線衍射圖；圖2是實(shí)施例1得到的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)圖；圖3是對比例1-1得到的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)圖；圖4是對比例1-2得到的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)圖；圖5是實(shí)驗(yàn)1中的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體吸附劑的吸附容量隨時(shí)間變化圖。圖6是實(shí)驗(yàn)2中的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體吸附劑的吸附容量隨時(shí)間變化圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此：實(shí)施例1、一種層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體的制備方法，先按照如下比例配置主原料：以0.005mol的無水氯化鋅為鋅源，0.01mol的六水合氯化鋁為鋁源，0.9g尿素為陰離子碳酸根源，0.35g聚氧化乙烯(peo，平均分子量為1×106)為相分離誘導(dǎo)劑和3.2ml的1，2-環(huán)氧丙烷為凝膠促進(jìn)劑；然后依次進(jìn)行以下步驟：1)、在室溫下，將聚氧化乙烯溶解在溶劑(由3ml的去離子水和2ml的無水乙醇組成)中并攪拌反應(yīng)15min，得到均質(zhì)溶液；2)、向步驟1)所得到的均質(zhì)溶液中分別加入無水氯化鋅、六水氯化鋁和尿素，在90℃下攪拌反應(yīng)12h，然后冷卻至室溫，得到透明澄清溶液；3)、在步驟2)所得到的透明澄清溶液中加入緩慢滴加(滴加時(shí)間為3分鐘)1，2-環(huán)氧丙烷并攪拌均勻；4)、將步驟3)所得的均質(zhì)溶液置于容器中密封后于60℃凝膠15min；5)、將步驟4)所得的濕凝膠于密封條件60℃陳化72h，接著采用異丙醇浸泡8次，每次浸泡的時(shí)間為1h；6)、將步驟5)所得的陳化后的凝膠置于120℃常壓干燥24h，得到層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體。得到的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體晶相圖如圖1所示，內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)如圖2所示，為共連續(xù)的骨架和孔道結(jié)構(gòu)，孔隙率為68％。實(shí)驗(yàn)1、取50ml濃度為1000mg/l的有機(jī)染料剛果紅溶液于100ml錐形瓶中，加入50mg實(shí)施例1制備的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體吸附劑，在30℃條件下震蕩吸附一定時(shí)間，并采用紫外吸收分光光度計(jì)測量吸附后溶液中有機(jī)染料剛果紅的濃度，層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體吸附劑的吸附容量隨吸附時(shí)間變化的結(jié)果如圖5示。根據(jù)圖5，可得知：在最開始的一個(gè)小時(shí)，層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體吸附劑的吸附容量隨著時(shí)間的增加快速的變大，在一個(gè)小時(shí)后達(dá)到吸附平衡狀態(tài)，其平衡吸附容量為988mg/g。實(shí)驗(yàn)2、將實(shí)驗(yàn)1中層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體吸附劑的質(zhì)量從50mg改成30mg，其余同實(shí)驗(yàn)1，層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體吸附劑的吸附容量隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖6。對比例1-1聚氧化乙烯(peo)的用量由0.35g改成0.05g，其余同實(shí)施例1，制備得到的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體如圖3所示，基本沒有共連續(xù)的骨架結(jié)構(gòu)，這是由于相分離程度不足導(dǎo)致，該鎂鋁尖晶石多孔塊體基本無實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。對比例1-2將聚氧化乙烯(peo)的用量由0.35g改成0.8g，其余同實(shí)施例1，制備得到的層狀鋅鋁雙氫氧化物多孔塊體如圖4所示，骨架中存在大量層狀鋅鋁雙氫氧化物，但沒有共連續(xù)的骨架結(jié)構(gòu)。對比例2-1、將實(shí)施例1中的鋅源由無水氯化鋅改成硝酸鋅，摩爾量不變，其余等同于實(shí)施例1。對比例2-2、將實(shí)施例1中的鋅源由無水氯化鋅改成硫酸鋅，摩爾量不變，其余等同于實(shí)施例1。對比例3-1、將實(shí)施例1中的鋁源由六水合氯化鋁改成硝酸鋁，摩爾量不變，其余等同于實(shí)施例1。對比例3-2、將實(shí)施例1中的鋁源由六水合氯化鋁改成硫酸鋁，摩爾量不變，其余等同于實(shí)施例1。對比實(shí)驗(yàn)、將上述所有對比例所得的產(chǎn)物，按照實(shí)驗(yàn)一所述方法進(jìn)行檢查，其平衡吸附容量的結(jié)果如下表1所示：表1平衡吸附容量對比例1-1454mg/g對比例1-2731mg/g對比例2-1582mg/g對比例2-2246mg/g對比例3-1654mg/g對比例3-2475mg/g最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不局限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或者聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)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