本發(fā)明涉及納米材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種納米uv-fenton復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

生物模板技術(shù)制備納米材料近些年備受青睞，是利用天然生物結(jié)構(gòu)作為模板來制備特殊材料結(jié)構(gòu)的一項新技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)高效、環(huán)境友好、價格低廉的優(yōu)點。目前，已經(jīng)作為生物模板應(yīng)用到材料制備的天然材料有很多，例如：脫脂棉、蛋白質(zhì)、蝴蝶翅膀、木材、蔗渣、樹葉等。吉林省作為玉米種植的大省，每年都會產(chǎn)生大量的玉米秸稈，而這些玉米秸稈通常只能作為農(nóng)業(yè)廢料被焚燒，這不僅污染大氣環(huán)境，而且還造成資源的浪費。

tio2具有極其穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)、良好的抗腐蝕性、難溶于酸、無毒、價廉等優(yōu)點而被廣泛研究，關(guān)于tio2研究最多的是在光催化領(lǐng)域。光催化技術(shù)主要是利用紫外光或可見光催化產(chǎn)生光生電子和空穴，利用光生電子或空穴的還原或氧化作用降解污染物，但僅采用光催化方法處理較穩(wěn)定的污染物時仍然存在效率不高的問題。隨著高級氧化技術(shù)的不斷發(fā)展，fenton催化氧化技術(shù)發(fā)展日益受到關(guān)注，該技術(shù)將光催化反應(yīng)和化學(xué)高級氧化反應(yīng)相結(jié)合，利用二者的優(yōu)點，大大提高了反應(yīng)的效率，而且條件溫和、氧化能力強、適用范圍廣。

而現(xiàn)有fenton材料制備方法繁瑣，處理廢水去除效率低，催化劑回收困難，且應(yīng)用條件受限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有fenton材料制備方法繁瑣，處理廢水去除效率低，催化劑回收困難，且應(yīng)用條件受限等問題，而提供一種納米uv-fenton復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明利用玉米秸稈為模板制備fe3o4/tio2復(fù)合材料，既可以獲得具有多孔分層結(jié)構(gòu)的催化劑，又可以實現(xiàn)秸稈生物質(zhì)資源的回收利用，同時制得的納米fe3o4/tio2復(fù)合材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，較強的類fenton催化能力和一定的光催化能力，納米級的催化劑由于具有特殊的表面性質(zhì)以及安全無毒等特點，另外，該物質(zhì)還具有一定的磁性，使得其便于回收再利用，因此其在催化降解有機污染物方面的應(yīng)用日益受到人們的關(guān)注。

一種納米uv-fenton復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

一、多孔分層結(jié)構(gòu)的tio2的制備

1)將已曬干處理后的農(nóng)業(yè)秸稈剝皮，切成小圓片后，用氨提方法抽提秸稈圓片，在60℃烘箱中干燥6h，以鈦酸四丁酯作為鈦源，加入無水乙醇，用已處理完的秸稈圓片浸漬其中，將之致于60℃烘箱下靜置吸附24h；

2)將吸附完成后的鈦源秸稈圓片60℃烘箱烘干，放入550℃管式反應(yīng)爐灼燒4h后，得到多孔分層結(jié)構(gòu)tio2；

二、納米fe3o4/tio2復(fù)合材料的制備

以二價鐵、硫代硫酸鹽為原料，按照最后fe3o4/tio2的理論質(zhì)量比為2:1的比例加入步驟一中所述的多孔分層結(jié)構(gòu)tio2，再加入堿液，攪拌之后放入140℃高溫烘箱中水熱合成反應(yīng)12h，通過離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復(fù)合材料；

作為優(yōu)化，步驟一中所述的氨提方法為利用20％濃度的氨水加熱抽提秸稈圓片，將其中的木質(zhì)素和金屬元素去除；

作為優(yōu)化，步驟一中所述的tio2為銳鈦礦型或金紅石型；

作為優(yōu)化，步驟二中所述的二價鐵鹽為硫酸亞鐵或氯化亞鐵或硝酸亞鐵；

作為優(yōu)化，步驟二中所述的硫代硫酸鹽為硫代硫酸鈉或硫代硫酸鉀；

作為優(yōu)化，步驟二中所述的堿溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，濃

度分別為1mol/l。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明制備工藝簡單、環(huán)境友好，而且所選玉米秸稈作為結(jié)構(gòu)單元支撐，抑制了fe3o4的團聚，制得的納米fe3o4/tio2復(fù)合材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，較強的類fenton催化能力和一定的光催化能力，納米級的催化劑由于具有特殊的表面性質(zhì)以及安全無毒，該物質(zhì)還具有一定的磁性，使得其便于回收再利用。

附圖說明

圖1為實施例4制備得到的納米fe3o4/tio2復(fù)合材料的sem圖。

圖2為實施例4制備得到的納米fe3o4/tio2復(fù)合材料的tem圖。

圖3為實施例4制備得到的納米fe3o4/tio2復(fù)合材料的xrd圖譜。

圖4為實施例4得到的納米fe3o4/tio2復(fù)合材料的xps圖。

圖5為實施例4制備得到的納米fe3o4/tio2復(fù)合材料的sem圖。

具體實施方式

一種納米uv-fenton復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

一、多孔分層結(jié)構(gòu)的tio2的制備

1)將已曬干處理后的農(nóng)業(yè)秸稈剝皮，切成小圓片后，用氨提方法抽提秸稈圓片，在60℃烘箱中干燥6h，以鈦酸四丁酯作為鈦源，加入無水乙醇，用已處理完的秸稈圓片浸漬其中，將之致于60℃烘箱下靜置吸附24h；

2)將吸附完成后的鈦源秸稈圓片60℃烘箱烘干，放入550℃管式反應(yīng)爐灼燒4h后，得到多孔分層結(jié)構(gòu)tio2；

二、納米fe3o4/tio2復(fù)合材料的制備

以二價鐵、硫代硫酸鹽為原料，按照最后fe3o4/tio2的理論質(zhì)量比為2:1的比例加入步驟一中所述的多孔分層結(jié)構(gòu)tio2，再加入堿液，攪拌之后放入140℃高溫烘箱中水熱合成反應(yīng)12h，通過離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復(fù)合材料；

作為優(yōu)化，步驟一中所述的氨提方法為利用20％濃度的氨水加熱抽提秸稈圓片，將其中的木質(zhì)素和金屬元素去除；

作為優(yōu)化，步驟一中所述的tio2為銳鈦礦型或金紅石型；

作為優(yōu)化，步驟二中所述的二價鐵鹽為硫酸亞鐵或氯化亞鐵或硝酸亞鐵；

作為優(yōu)化，步驟二中所述的硫代硫酸鹽為硫代硫酸鈉或硫代硫酸鉀；

作為優(yōu)化，步驟二中所述的堿溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，濃

度分別為1mol/l。

實施例1：

一、多孔分層結(jié)構(gòu)的tio2的制備

將收集到的玉米秸稈去皮切成2mm厚的薄片，干燥，將干燥后的秸稈用20％的稀氨水進行抽提預(yù)處理，以去除秸稈中堵塞通道的木質(zhì)素、半纖維素等物質(zhì)；將50ml鈦酸四丁酯溶液溶于150ml無水乙醇中，加入1ml冰乙酸，配制成前驅(qū)液；將2g秸稈浸漬于前驅(qū)液中24h后用去離子水洗滌數(shù)次并于60℃烘箱中干燥，重復(fù)浸漬/干燥步驟2次，最后在管式爐中550℃高溫焙燒4h，升溫速率為2℃/min，得到具有多孔分層結(jié)構(gòu)的tio2樣品；

二、納米fe3o4/tio2復(fù)合材料的制備

稱取1.39g硫酸亞鐵和1.24g五水和硫代硫酸鈉溶解于14ml蒸餾水中，加入0.386g制備得到的tio2樣品，稱取0.4gnaoh固體溶解于10ml蒸餾水中，將兩種溶液混合攪拌，裝入高溫反應(yīng)釜中，于140℃高溫烘箱中保溫12h，取出后離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復(fù)合材料，復(fù)合材料中tio2的含量為50％。

實施例2：

一、多孔分層結(jié)構(gòu)的tio2的制備

將收集到的玉米秸稈去皮切成2mm厚的薄片，干燥，將干燥后的秸稈用20％的稀氨水進行抽提預(yù)處理，以去除秸稈中堵塞通道的木質(zhì)素、半纖維素等物質(zhì)；將50ml鈦酸四丁酯溶液溶于150ml無水乙醇中，加入1ml冰乙酸，配制成前驅(qū)液；將2g秸稈浸漬于前驅(qū)液中24h后用去離子水洗滌數(shù)次并于60℃烘箱中干燥，重復(fù)浸漬/干燥步驟2次，最后在管式爐中550℃高溫焙燒4h，升溫速率為2℃/min，得到具有多孔分層結(jié)構(gòu)的tio2樣品；

二、納米fe3o4/tio2復(fù)合材料的制備

稱取1.39g硫酸亞鐵和1.24g五水和硫代硫酸鈉溶解于14ml蒸餾水中，加入0.772g制備得到的tio2樣品，稱取0.4gnaoh固體溶解于10ml蒸餾水中，將兩種溶液混合攪拌，裝入高溫反應(yīng)釜中，于140℃高溫烘箱中保溫12h，取出后離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復(fù)合材料，復(fù)合材料中tio2的含量為66.7％。

實施例3：

一、多孔分層結(jié)構(gòu)的tio2的制備

將收集到的玉米秸稈去皮切成2mm厚的薄片，干燥，將干燥后的秸稈用20％的稀氨水進行抽提預(yù)處理，以去除秸稈中堵塞通道的木質(zhì)素、半纖維素等物質(zhì)；將50ml鈦酸四丁酯溶液溶于150ml無水乙醇中，加入1ml冰乙酸，配制成前驅(qū)液；將2g秸稈浸漬于前驅(qū)液中24h后用去離子水洗滌數(shù)次并于60℃烘箱中干燥，重復(fù)浸漬/干燥步驟2次，最后在管式爐中550℃高溫焙燒4h，升溫速率為2℃/min，得到具有多孔分層結(jié)構(gòu)的tio2樣品；

二、納米fe3o4/tio2復(fù)合材料的制備

稱取1.39g硫酸亞鐵和1.24g五水和硫代硫酸鈉溶解于14ml蒸餾水中，加入1.158g制備得到的tio2樣品，稱取0.4gnaoh固體溶解于10ml蒸餾水中，將兩種溶液混合攪拌，裝入高溫反應(yīng)釜中，于140℃高溫烘箱中保溫12h，取出后離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復(fù)合材料，復(fù)合材料中tio2的含量為75％。

實施例4：

一、多孔分層結(jié)構(gòu)的tio2的制備

請參閱圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，將收集到的玉米秸稈去皮切成2mm厚的薄片，干燥，將干燥后的秸稈用20％的稀氨水進行抽提預(yù)處理，以去除秸稈中堵塞通道的木質(zhì)素、半纖維素等物質(zhì)；將50ml鈦酸四丁酯溶液溶于150ml無水乙醇中，加入1ml冰乙酸，配制成前驅(qū)液；將2g秸稈浸漬于前驅(qū)液中24h后用去離子水洗滌數(shù)次并于60℃烘箱中干燥，重復(fù)浸漬/干燥步驟2次，最后在管式爐中550℃高溫焙燒4h，升溫速率為2℃/min，得到具有多孔分層結(jié)構(gòu)的tio2樣品；

二、納米fe3o4/tio2復(fù)合材料的制備

稱取1.39g硫酸亞鐵和1.24g五水和硫代硫酸鈉溶解于14ml蒸餾水中，加入1.544g制備得到的tio2樣品，稱取0.4gnaoh固體溶解于10ml蒸餾水中，將兩種溶液混合攪拌，裝入高溫反應(yīng)釜中，于140℃高溫烘箱中保溫12h，取出后離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復(fù)合材料，復(fù)合材料中tio2的含量為80％；

實施例5：

一、多孔分層結(jié)構(gòu)的tio2的制備

將收集到的玉米秸稈去皮切成2mm厚的薄片，干燥，將干燥后的秸稈用20％的稀氨水進行抽提預(yù)處理，以去除秸稈中堵塞通道的木質(zhì)素、半纖維素等物質(zhì)；將50ml鈦酸四丁酯溶液溶于150ml無水乙醇中，加入1ml冰乙酸，配制成前驅(qū)液；將2g秸稈浸漬于前驅(qū)液中24h后用去離子水洗滌數(shù)次并于60℃烘箱中干燥，重復(fù)浸漬/干燥步驟2次，最后在管式爐中550℃高溫焙燒4h，升溫速率為2℃/min，得到具有多孔分層結(jié)構(gòu)的tio2樣品；

二、納米fe3o4/tio2復(fù)合材料的制備

稱取1.39g硫酸亞鐵和1.24g五水和硫代硫酸鈉溶解于14ml蒸餾水中，加入1.930g制備得到的tio2樣品，稱取0.4gnaoh固體溶解于10ml蒸餾水中，將兩種溶液混合攪拌，裝入高溫反應(yīng)釜中，于140℃高溫烘箱中保溫12h，取出后離心、過濾，烘干之后得到納米uv-fenton復(fù)合材料，復(fù)合材料中tio2的含量為83.3％。