[发明专利]一种掺杂有机物的CoSO4-Co3O4复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种掺杂有机物的CoSO₄‑Co₃O₄复合材料的制备方法及其应用，本发明以六水合硝酸钴、葡萄糖、甘氨酸和过硫酸铵为原料采用控温燃烧法合成掺杂有机物的CoSO₄‑Co₃O₄多孔纳米复合材料，材料的比表面积为33.734m²/g，孔径大约为3.058nm。本发明的复合材料对高浓度甲基橙具有优良吸附性能，在吸附温度为25℃，溶液pH为4.0，甲基橙初始浓度为2000mg/L，吸附剂投入量为0.10g时，吸附剂对甲基橙的最大吸附量高达1990mg/g，吸附率可达96.0％，最佳吸附时间为120min，吸附剂经过3次重复吸附，吸附率仍有87％。

技术领域

本发明涉及废水中染料的富集去除领域，具体涉及一种掺杂有机物的CoSO₄-Co₃O₄复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

偶氮染料分子结构含有一个或多个与苯环或者萘环相连的偶氮键(-N＝N-)，容易着色、性质稳定，生产成本低，是全部染料使用量最多的一类染料，占了60％-70％，因此也是目前工业废水的主要成分。废水中的染料在水中会产生高色度，降低水体的透光率，严重阻碍水中生物进行光合作用，而且组成复杂的废水还会降低水体的溶氧量，抑制生物的呼吸作用；另一方面，废水中的染料会富集在鱼虾体内，通过食物链最终会进入人体，造成人体各个机能下降，严重还会改变DNA结构和诱发癌变等，危及人体生命健康。因此急需高效处理技术解决染料废水的环境污染问题。

目前，处理染料废水的吸附方法主要有物理法、化学法和生物法。其中物理法中的吸附法是最常用的方法之一，主要是通过吸附剂吸附染料分子，进而达到脱色的效果。李风起采用改性膨润土吸附染料废水中甲基橙，常温和中性条件下甲基橙的脱色率85.26％；李青等采用水热法和还原法制备Ni(OH)₂/Ni复合物用于对偶氮染料刚果红吸附性能研究，脱色率达到96％；刘丽来等制备纳米Fe₃O₄/石墨烯用于吸附水中甲基橙，在常温pH＝3，吸附时间为3h，甲基橙去除率为93.48％；文献调研发现，无机复合材料对染料具有较高的脱色率，但吸附时间较长。

无机多孔复合材料具备生产成本低、应用前景好、处理效果好、原理简单、适用范围大和技术成熟等特点。由于多孔金属氧化物材料具备高比表面和高孔径孔容,其中小的孔径可提供大量的活性位点从而提高材料比表面积，而较大的孔可提高材料孔容，在吸附、催化等领域有着很大的应用潜力。因此，如何获取高吸附容量的无机多孔复合材料，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种掺杂有机物的CoSO₄-Co₃O₄复合材料的制备方法及其应用，这种材料的比表面积为33.734m²/g，孔径大约为3.058nm，对高浓度甲基橙具有很好的吸附性能，可应用于染料废水中甲基橙等有机污染物的吸附去除。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

本发明第一方面提供了一种掺杂有机物的CoSO₄-Co₃O₄复合材料的制备方法，所述方法包括：将6.0～7.5g六水硝酸钴，0.5～1.5g甘氨酸、0.8～1.6g葡萄糖和0.1～0.6g过硫酸铵，加入0.5～1mL溶剂，搅拌形成均匀的混合液，放入马弗炉在恒定温度下加热20～40min得到黑色粉末固体，自然冷却后研磨、密封保存，获得所述CoSO₄-Co₃O₄复合材料。