【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于新材料和節(jié)能環(huán)保，具體涉及一種亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯光熱氣凝膠的制備方法及其應用。
技術介紹
1、全球水資源日益匱乏，利用豐富的海水資源進行制備淡水，從被污染的水源中獲得潔凈的水都是有效的解決途徑。太陽能界面蒸餾是一種結合了太陽能熱能利用和界面蒸餾工藝進行海水淡水與污水純化的新型技術，其蒸餾效率主要取決于界面光熱材料的選擇，因為光熱材料能有效的利用大陽能轉(zhuǎn)化為蒸發(fā)熱能。但是目前的研究大都集中于提高水的蒸發(fā)速率和太陽能的利用效率，在降解和去除水中有機污染物可能無效，非揮發(fā)性的雜質(zhì)可能會殘留或富集在余水中，這可能導致更嚴重的廢水污染。因此開發(fā)能夠同時實現(xiàn)水質(zhì)淡化和有機污染物的催化降解的光熱轉(zhuǎn)換和催化降解的雙功能材料至關重要。
2、石墨烯氣凝膠作為碳基材料擁有較高的比表面積和良好的導熱性，能夠有效吸收和轉(zhuǎn)化光能為熱能，并快速傳導所吸收的熱量，提升光熱轉(zhuǎn)換效率，同時可有效的分離回收，已經(jīng)成為蒸發(fā)器優(yōu)異的基體材料。但目前針對石墨烯氣凝膠作為水質(zhì)凈化蒸發(fā)器的蒸發(fā)速率和污染物去除仍顯不足，這在一定程度上限制了其實用性。二硫化鉬作為一種出色的光催化半導體材料，在光照條件下能夠有效產(chǎn)生電子-空穴對，促進有機污染物的降解，這一特性可以顯著增強水質(zhì)凈化效果，但其后續(xù)的回收利用相對困難。亞鐵氰化銅作為一種新型功能材料，其合成方法簡易、價格經(jīng)濟，憑借其光熱和光催化性能，以及在芬頓反應中的催化作用，成為提升水質(zhì)凈化和污染物去除效率的重要材料，但在實際應用中存在分離回收難題。
技術實現(xiàn)思路>
1、基于
技術介紹
中指出的技術問題，本專利技術的旨在提供一種亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯光熱氣凝膠的制備方法及其應用。通過調(diào)整石墨烯的氣凝膠結構組成設計合成亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯光熱氣凝膠，進一步提高水的蒸發(fā)速率和太陽能的利用效率，充分發(fā)揮在光-芬頓系統(tǒng)中的催化降解作用，促進水中的有機污染物降解，從而提高整體的水質(zhì)凈化效率。這種復合氣凝膠的設計不僅提高了氣凝膠的光催化性能，還增強了其處理半揮發(fā)性有機物污染物的能力，使其在蒸餾等水質(zhì)凈化過程中表現(xiàn)出更優(yōu)異的效果，最終實現(xiàn)了高效的水質(zhì)凈化與環(huán)境治理。通過這種創(chuàng)新的材料設計與應用策略，可以更好地發(fā)揮氣凝膠的特性，為水污染防治提供有效的解決方案，為應對全球水資源短缺與污染問題開辟新的途徑。
2、本專利技術的第一個目的是提供一種亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯光熱氣凝膠，該氣凝膠用于太陽能界面蒸餾凈水的同時，降解蒸出的半揮發(fā)性有機污染物，進一步提高潔凈水的純度。
3、本專利技術所提供的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯光熱氣凝膠，由亞鐵氰化銅生長在二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠表面獲得。
4、其中，所述氣凝膠材料為聚丙烯酸，所述的氧化石墨烯與二硫化鉬的質(zhì)量比為3~4:1。
5、本專利技術的第二個目的是提供上述亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯光熱氣凝膠的制備方法。
6、本專利技術提供的一種亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯光熱氣凝膠的制備方法，包括如下操作步驟：
7、s1、取氧化石墨烯分散液與二硫化鉬分散液混合超聲處理，加入過氧化氫與聚丙烯酸水溶液后水熱反應，待反應完成，將產(chǎn)物冷凍干燥得到二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠；
8、s2、在二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠表面生長亞鐵氰化銅，冷凍干燥，獲得亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠。
9、上述亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯光熱氣凝膠的制備方法，其中，步驟s1所述的氧化石墨烯分散液的濃度為4~5?mg/ml；二硫化鉬分散液的濃度為1~2?mg/ml；過氧化氫溶液的質(zhì)量分數(shù)為20%~30%；聚丙烯酸水溶液的濃度為1~2?mg/ml。
10、進一步地，所述氧化石墨烯分散液、二硫化鉬分散液、過氧化氫溶液和聚丙烯酸水溶液的體積比為8~10：10~12：3~5?：1~2。
11、進一步地，所述氧化石墨烯分散液采用改良的hummers法合成，具體操作為：
12、冰浴條件下，將質(zhì)量分數(shù)為98%的濃硫酸、石墨粉、硝酸鈉和高錳酸鉀攪拌1~2?h，升溫至35~40?℃溫度條件下繼續(xù)攪拌1~2?h；再升溫至90℃，并按濃硫酸體積的1.8~2倍緩慢加入去離子水，繼續(xù)攪拌0.5~1?h；加入去離子水和過氧化氫終止反應，洗滌至中性，去離子水調(diào)節(jié)氧化石墨烯濃度，并分散均勻，得到氧化石墨烯分散液。其中，石墨粉、硝酸鈉和高錳酸鉀與濃硫酸的比例為：0.5?~1.0?g：0.5~1.0?g：3.0~6.0?g：20~25?ml。
13、進一步地，所述二硫化鉬的制備方法如下：?將四水合鉬酸銨和硫脲溶于去離子水中，攪拌均勻，于200~230℃的條件下反應24?h，反應結束后冷卻至室溫，洗滌，干燥，獲得二硫化鉬納米片。
14、進一步地，步驟s1所述的水熱反應的溫度為180~200?℃，反應時間為8?h，冷凍干燥溫度為-50~-60℃，時間為48?~72?h。
15、上述亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯光熱氣凝膠的制備方法，其中，步驟s2的具體操作為：將二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠置于氯化銅溶液中反應2?h，隨后轉(zhuǎn)移至亞鐵氰化鉀溶液中反應4?h，然后使用去離子水洗滌2~3次，冷凍干燥，使亞鐵氰化銅生長再二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠表面。
16、進一步地，重復步驟s2多次，得到亞鐵氰化銅修飾的二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠。
17、進一步的，氯化銅溶液的濃度為0.03~0.5?mol/l，優(yōu)選0.1~0.3?mol/l，亞鐵氰化鉀溶液的濃度為0.03~0.5?mol/l，優(yōu)選0.1~0.3?mol/l。
18、進一步的，步驟s2中，冷凍干燥溫度為-50℃，時間為72?h。
19、本專利技術第三個目的是提供亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯光熱氣凝膠的應用。
20、具體地，所述光熱氣凝膠用于太陽能驅(qū)動界面蒸發(fā)的海水淡化和半揮發(fā)性有機物（svocs）廢水凈化。
21、進一步地，所述半揮發(fā)性有機物為硝基苯。
22、綜上所述，本專利技術具有以下有益效果：
23、（1）氣凝膠的三維網(wǎng)絡結構保留了氧化石墨烯比表面積高、機械性能好的性質(zhì)。二硫化鉬納米片的引入增加了氣凝膠的光吸收與催化能力，同時令氣凝膠表面變得粗糙，為亞鐵氰化銅的生長提供更多的位點，也為催化劑與過氧化氫的光-芬頓反應提供有效的場所。最后氣凝膠表面生長的亞鐵氰化銅作為光-芬頓系統(tǒng)中的催化劑，實現(xiàn)了水樣在光熱氣凝膠表面迅速蒸發(fā)的同時，半揮發(fā)性有機污染物被高效降解。
24、（2）亞鐵氰化銅在氣凝膠表面的牢固生長，解決了其實際應用中粉末粒徑小、在水中易聚集、難以回收等問題。更為重要的是二硫化鉬的引入和亞鐵氰化銅的負載大大提升了氣凝膠的光熱轉(zhuǎn)化能力，為太陽能界面蒸發(fā)提供充足的熱源。
25、（3）亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠擁有出色的光熱轉(zhuǎn)化能力，復合氣凝膠在3個標準太陽光強下的界面蒸發(fā)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠，其特征在于，所述亞鐵氰化銅生長在二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠表面；所述氣凝膠材料為聚丙烯酸，所述的氧化石墨烯與二硫化鉬的質(zhì)量比為3~4:1。
2.權利要求1所述的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下操作步驟：
3.根據(jù)權利要求2所述的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠的制備方法，其特征在于，步驟S1所述的氧化石墨烯分散液的濃度為4~5?mg/mL；二硫化鉬分散液的濃度為1~2?mg/mL；過氧化氫溶液的質(zhì)量分數(shù)為20%~30%；聚丙烯酸水溶液的濃度為1~2?mg/mL。
4.根據(jù)權利要求3所述的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯分散液、二硫化鉬分散液、過氧化氫溶液和聚丙烯酸水溶液的體積比為8~10：10~12：3~5：1~2。
5.根據(jù)權利要求2所述的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液采用改良的Hummers法合成，具體操作為：冰浴條件下，將質(zhì)量分數(shù)為98%的
6.根據(jù)權利要求2所述的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述二硫化鉬的制備方法如下：將四水合鉬酸銨和硫脲溶于去離子水中，攪拌均勻，于200~230℃的條件下反應24?h，反應結束后冷卻至室溫，洗滌，干燥，獲得二硫化鉬納米片。
7.根據(jù)權利要求2所述的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述的水熱反應的溫度為180~200?℃，反應時間為8?h，冷凍干燥溫度為-50~-60℃，時間為48?~72?h。
8.根據(jù)權利要求2所述的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠的制備方法，其特征在于，步驟S2還包括重復多次，得到亞鐵氰化銅修飾的二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠。
9.根據(jù)權利要求2所述的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠的制備方法，其特征在于，步驟S2中，氯化銅溶液的濃度為0.03~0.5?mol/L，亞鐵氰化鉀溶液的濃度為0.03~0.5?mol/L；和/或，冷凍干燥溫度為-50℃，時間為72?h。
10.權利要求1所述的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠在太陽能驅(qū)動界面蒸發(fā)的海水淡化和半揮發(fā)性有機物廢水凈化中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠，其特征在于，所述亞鐵氰化銅生長在二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠表面；所述氣凝膠材料為聚丙烯酸，所述的氧化石墨烯與二硫化鉬的質(zhì)量比為3~4:1。
2.權利要求1所述的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下操作步驟：
3.根據(jù)權利要求2所述的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠的制備方法，其特征在于，步驟s1所述的氧化石墨烯分散液的濃度為4~5?mg/ml；二硫化鉬分散液的濃度為1~2?mg/ml；過氧化氫溶液的質(zhì)量分數(shù)為20%~30%；聚丙烯酸水溶液的濃度為1~2?mg/ml。
4.根據(jù)權利要求3所述的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯分散液、二硫化鉬分散液、過氧化氫溶液和聚丙烯酸水溶液的體積比為8~10：10~12：3~5：1~2。
5.根據(jù)權利要求2所述的亞鐵氰化銅/二硫化鉬/氧化石墨烯氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液采用改良的hummers法合成，具體操作為：冰浴條件下，將質(zhì)量分數(shù)為98%的濃硫酸、石墨粉、硝酸鈉和高錳酸鉀攪拌1~2?h，升溫至35~40?℃溫度條件下繼續(xù)攪拌1~2?h；再升溫至90℃，并按濃硫酸體積的1.8~2倍緩慢加入去離子水，繼續(xù)攪拌0.5~1?h；加入去離子水和過氧化氫終止反應，洗滌至中性，去離子水調(diào)節(jié)氧化...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：馮珊珊，楊露，馬曉屹，許光明，高景帥，李娜，楊濤，薛銀剛，
申請(專利權)人：常州大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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