[发明专利]碳铝核壳@SiO2

说明书

本发明属于复合材料技术领域，涉及降解氨氮材料，尤其涉及一种碳铝核壳@SiO₂@铜铁双金属氢氧化物微球降解氨氮材料，由碳铝微球结构、SiO₂包覆以及铜铁双金属氢氧化物所组成的四层核壳结构，其中，所述碳铝微球结构以碳球为基底，在其表面生长分级结构氧化铝；所述SiO₂包覆是在碳铝微球表面包裹一层SiO₂；所述铜铁双金属氢氧化物是在SiO₂表面形成二维片状双金属类水滑石氢氧化物。本发明还公开了所述材料的制备方法，以及将其用作光催化剂，以降解水中氨氮。本发明制备过程简单且可控，通过核壳结构来增大材料比表面积增强其吸附性能，进而降解氨氮，达到高效快速去除的目的。结果表明，降解率高达89.9%，为实际应用提供了可靠的理论和实际支撑。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及降解氨氮材料，尤其涉及一种碳铝核壳@SiO₂@铜铁双金属氢氧化物微球降解氨氮材料及其制备方法，适用于降解水体中氨氮。

背景技术

随着人类生活质量的不断提高，水污染状况也越来越严重，水体富营养化越来越频发，究其根本原因就是水中氨氮含量逐年增高，引起水体中氨氮含量严重超标，从而海洋发生赤潮，湖泊、河流中藻类大量生长。不仅使水体中的溶解氧含量急剧下降，水中生物大量死亡，破坏生态环境，而且对人类的身体健康造成威胁，因此需要寻找合适的去除氨氮材料。传统去除氨氮的方法有空气吹托法、生物处理工艺、电化学氧化、折点加氯法和离子交换法，但这些方法始终存在着缺陷，比如去除效率不高、浪费能源和带来二次污染等问题。

为了克服这些缺点，本发明通过制备碳铝核壳@SiO₂@铜铁双金属氢氧化物微球来降解氨氮，具有高效、稳定、可重复利用及无二次污染特点。首先整体的核壳结构会极大地增加材料的比表面积，使得氨氮的可附着位点大大增加，为氨氮的降解奠定基础；而铜铁双金属氢氧化物会以类芬顿法产生大量的羟基自由基来降解氨氮，从而达到吸附-催化于一体的目的。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是公开了一种碳铝核壳@SiO₂@铜铁双金属氢氧化物微球降解氨氮材料及其制备方法。

一种碳铝核壳@SiO₂@铜铁双金属氢氧化物微球降解氨氮材料，所述材料由碳铝微球结构、SiO₂包覆以及铜铁双金属氢氧化物所组成的四层核壳结构，其中，所述碳铝微球结构以碳球为基底，在其表面生长分级结构氧化铝；所述SiO₂包覆是在碳铝微球表面包裹一层SiO₂；所述铜铁双金属氢氧化物是在SiO₂表面形成二维片状双金属类水滑石氢氧化物。

进一步的，所述碳铝微球直径为200～1000nm；

进一步的，所述SiO₂包覆层厚度为10～20nm；

进一步的，所述铜铁双金属氢氧化物片状厚度为20～50nm，铜铁摩尔比为2：1～4：1。

本发明还公开了上述碳铝核壳@SiO₂@铜铁双金属氢氧化物微球降解氨氮材料的制备方法，包括如下步骤：

a）在搅拌条件下在水中溶解葡萄糖和铝盐，完全溶解后加入乙醇，将混合溶液搅拌均匀，移入反应釜中，160～200℃水热20～28h，用去离子水和乙醇清洗三次，烘干后在400～500℃条件下煅烧1～3h得到碳铝微球，其中各反应物的体积摩尔比为60mL去离子水：20mmol葡萄糖：2mmol、4mmol或10mmol铝盐：10mL乙醇；水热反应温度优选450℃，反应时间2h；

b）按照在每150ml乙醇、30ml水和1ml浓氨水的混合溶液中溶解0.5～1g碳铝微球，超声分散后加入0.03～0.06g硅源的比例，将混合体系搅拌4～8h后用水和乙醇清洗，60℃烘干6h得到包覆SiO₂的碳铝微球；