[发明专利]一种纳米复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种纳米复合物、其制备方法、包含该纳米复合物的组合物，以及它们在废水处理中的应用。所述纳米复合物包括木质材料和负载在所述木质材料上的纳米颗粒。本发明的纳米复合物或包含该纳米复合物的组合物用于处理染料废水具有快速、高效、成本低和可回收的优点。

技术领域

本发明涉及一种纳米复合物及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业的发展越来越多的污染物被释放，如金属离子、有机染料和清洗剂广泛污染物的释放是水污染的主要原因，这个严重的环境问题威胁着整个地球的环境安全。有机染料具有高毒性、化学稳定性、生物降解速度缓慢并可能致癌的特征，但它们仍然广泛应用于印刷、纺织工业、纸张、颜料、皮革和药品等行业。现有的各种技术，如物理吸附、光催化降解、化学氧化、膜过滤，实现了降解这些有机染料。然而，这些水处理方法带来了其它的挑战。例如，吸附和膜过滤处理方法会产生过量的固体废物，不易处理。光催化反应有太阳能能量转换效率低和分离催化剂回收困难等问题。

金属纳米粒子具有奇特的力学、电学、磁学、热学、化学性能等，所以合成金属纳米材料具有重大的意义。纳米粒子的常用合成方法包括以下这些：

1)气相化学反应法。气相化学反应法制备纳米粒子是利用挥发性的金属化合物的蒸气，通过化学反应生成所需要的化合物,在保护气体环境下快速冷凝,从而制备各类物质的纳米粒子。

2)沉淀法。沉淀法是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合,在混合溶液中加入适当的沉淀剂制备纳米粒子的前驱体沉淀物,再将此沉淀物进行干燥或煅烧,从而制得相应的纳米粒子。

3)水热合成法。水热合成法是液相中制备纳米粒子的一种方法。一般是在100～350℃温度下和高气压环境下使无机或有机化合物与水化合,通过对加速渗析反应和物理过程的控制,得到改进的无机物,再过滤、洗涤、干燥,从而得到高纯、超细的各类微粒子。

4)喷雾热解法。喷雾热解法的原理是将所需的某种金属盐的溶液喷成雾状,送入加热设定的反应室内,通过化学反应生成细微的粉末粒子。根据对喷雾液滴热处理的方式不同,可以把喷雾热解法分为喷雾干燥、喷雾焙烧、喷雾燃烧和喷雾水解等四类。

5)溶胶—凝胶法。溶胶—凝胶法是制备纳米粒子的一种湿化学法。它的基本原理是以液体的化学试剂配制成金属无机盐或金属醇盐前驱物，前驱物溶于溶剂中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或醇解反应，反应生成物经聚集后,一般生成1nm左右的粒子并形成溶胶。

以上化学合成方法存在的问题有：1、步骤繁琐，条件比较复杂苛刻，而且需要加入还原剂和分散剂等；2、效果较差，合成的产物分散性差，后续处理较难；3、难实现产业化，只局限于实验室的操作合成。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种纳米复合物、及其制备方法和在染料废水处理领域的应用。该复合物制备简单，废水的处理效率高，速度快。

本发明提供的纳米复合物包括木质材料和负载在所述木质材料(简称木材)上的纳米颗粒。

在本申请的说明书中，“木质材料/纳米颗粒复合物”或“纳米颗粒/木质材料复合物”均指本发明所述纳米复合物。

根据本发明，所述木质材料可以为木材。所述木质材料由木质素、纤维素和半纤维素组成，其中木质素有还原作用，可将金属盐溶液中的金属离子还原成零价，起到还原剂的作用；纤维素中含有很多羟基端，可与金属离子形成配位键，达到吸附的作用，使金属纳米颗粒与木头牢牢结合，不易脱落。并且木质材料中含有很多通道，孔径小，大小均一，可将金属纳米颗粒分散，得到大小均一的产物，起到分散剂的作用。

根据本发明的纳米复合物的实施方式，所述木质材料的厚度为1mm-80mm，优选为1mm-20mm。