[发明专利]一种纳米复合凝胶、其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别涉及一种纳米复合凝胶、其制备方法及用途。

背景技术

LDHs(Layered Double Hydroxides，层状双金属氢氧化物)是由二元或多元金属氢氧化物构成的层状化合物。其主体层板带正电，由金属-氧八面体共边连接而成，存在很强的共价键作用。LDHs的层与层之间以静电作用力和氢键结合，需要引入阴离子进入层间以保持电荷平衡。

由于LDHs材料本身具有层间离子交换性、结构记忆效应和表面吸附性，所以可以用来去除污水中的含氧阴离子。尤其是单层LDH纳米片，其具有超大的比面积(可超过1000m²/g)，可以提供更多的吸附活性位点。

但是，单层LDH纳米片本身在水体系中不稳定，会重新配列成三维结构，导致吸附活性位点减少。

发明内容

本发明实施例公开了一种纳米复合凝胶、其制备方法及用途，用于解决单层LDH纳米片本身在水体系中不稳定，会重新配列成三维结构，导致吸附活性位点减少的问题。技术方案如下：

一种制备纳米复合凝胶的方法，包括以下步骤：

1)、获得硝酸根型层状双金属氢氧化物；

2)、将丙烯酸盐和所述硝酸根型层状双金属氢氧化物加入到剥离溶剂中，分散处理，然后分离得到胶态物质；

3)、将所述胶态物质和丙烯酰胺加入到剥离溶剂中，排氧后进行共聚反应，得到所述纳米复合凝胶。

在本发明的一种优选实施方式中，共聚反应具体为：

用γ射线辐照1分钟～120分钟，优选30分钟～70分钟；或

在50℃～70℃下反应12小时～48小时。

在本发明的一种更为优选实施方式中，所述层状双金属氢氧化物为锌铝层状双金属氢氧化物、镁铝层状双金属氢氧化物、钴铁层状双金属氢氧化物、钴镍层状双金属氢氧化物、镁铁层状双金属氢氧化物中的至少一种。

在本发明的一种更为优选实施方式中，所述丙烯酸盐为丙烯酸钠、丙烯酸钾中的至少一种，所述剥离溶剂为甲酰胺。

在本发明的一种更为优选实施方式中，所述硝酸根型层状双金属氢氧化物与所述纳米复合凝胶的质量体积比为10g/L～70g/L；步骤3)中所述丙烯酰胺与所述胶态物质的质量体积比为0.2g/mL～5g/mL；所述丙烯酸盐中的丙烯酸根与所述胶态物质中的单层LDH纳米片的电荷比为1～10。

在本发明的一种更为优选实施方式中，还包括：在步骤3)中，向剥离溶剂中加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺。

在本发明的一种更为优选实施方式中，所述γ射线为⁶⁰Co源γ射线，辐射剂量率为50～100Gy/分钟。

本发明还公开了一种由上述方法制得的纳米复合凝胶。

本发明还公开了一种纳米复合凝胶在处理含有含氧阴离子的污水中的用途。

在本发明的一种优选实施方式中，用所述纳米复合凝胶对含有含氧阴离子的污水进行处理，包括以下步骤：

将所述纳米复合凝胶加入到水中进行溶剂交换，得到纳米复合水凝胶；

将所述纳米复合水凝胶加入到含有含氧阴离子的污水中，对含氧阴离子进行吸附处理。

本发明提供的一种纳米复合凝胶中，带负电的聚合物单体丙烯酸根与带正电的单层LDH纳米片通过静电作用力结合，然后通过丙烯酸根与丙烯酰胺的共聚将高分子与单层LDH纳米片层紧密结合，高分子链覆盖及缠绕在单层LDH纳米片的表层，阻止了单层LDH纳米片重新配列成三维结构，使单层LDH纳米片在水体系中可以稳定存在。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1中的A图是本发明实施例1～4制备得到的纳米复合凝胶的照片；

图1中的B图是本发明实施例3制备得到的纳米复合凝胶打结后的照片；

图1中的C图是在本发明实施例3制备得到的纳米复合凝胶上放置砝码的照片；

图1中的D图是本发明实施例3制备得到的纳米复合凝胶经溶剂交换后的照片；

图1中的E图是本发明实施例3制备得到的纳米复合凝胶被拉伸后的照片；