本發(fā)明涉及環(huán)境催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝制備磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)：

目前，制備磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的技術(shù)主要有表面負載和限閾生長兩種方法，表面負載是最傳統(tǒng)的制備磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的方法，此種制備方法的缺點是使活性組分分散不均勻，導(dǎo)致其催化活性易流失，應(yīng)用受到一定的限制。限閾生長以茂鐵長鏈表面活性劑為模板劑制備含鐵多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料為代表，此種方法的缺點是含金屬長鏈表面活性劑制備流程繁瑣，歷時長，產(chǎn)量低，導(dǎo)致其產(chǎn)業(yè)化難度大。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這些制備方法都存在一些缺點，如何制備磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，增強其催化活性，成為目前亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝制備磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的方法，該方法制成的磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料催化性能高，可作為非均相催化劑用于染料廢水降解。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝制備磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)、稱取2.3～4.6g的P123或F127表面活性劑溶于15～30ml的無水乙醇中，將盛有無水乙醇的燒杯放于恒溫磁力攪拌機上，常溫密封攪拌0.5～1h至完全溶解后，加入0.148～5.2g硝酸鐵；

(2)、量取2.28～4.56ml的正辛烷滴加到步驟(1)的溶液中，常溫密封攪拌2～4h，且所述P123或F127與正辛烷的摩爾比為0.028～0.030；

(3)、稱取1.602～3.204g二茂鐵溶于步驟(2)的混合溶液中，常溫密封攪拌2～4h，且所述硝酸鐵與二茂鐵中鐵的物質(zhì)的量的比為0～70；

(4)、在步驟(3)的混合溶液中添加4.5～9ml的正硅酸乙酯，常溫密封攪拌12～24h，且所述正硅酸乙酯中的硅與二茂鐵和硝酸鐵中鐵的物質(zhì)的量的比為50：1～5：7；

(5)、取出燒杯將步驟(4)中的反應(yīng)液轉(zhuǎn)入90ml的培養(yǎng)皿中，室溫蒸發(fā)3～4d；

(6)、將培養(yǎng)皿放入60～80℃中的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥3～24h；

(7)、將干燥后的樣品置于馬弗爐中，在氧氣氣氛下，加熱升溫至300～550℃，加熱升溫的速度為11℃/min，并在300～550℃的溫度下焙燒6h，即采用氧氣氣氛鍛燒有效地去除孔內(nèi)的有機分子鏈，使磁性氧化鐵均勻地分布在磁性多極孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的內(nèi)表面上；

(8)、自燃冷卻后研磨得到樣品，放于干燥箱中備用。

進一步，所述步驟(1)中表面活性劑為P123，制備的磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料為六方孔道結(jié)構(gòu)。

進一步，所述步驟(1)中表面活性劑為F127，制備的磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料為立方孔道結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝制備磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的方法，在溶解P123或F127表面活性劑的無水乙醇中加入硝酸鐵與乙醇絡(luò)合，并加入正辛烷作為共溶劑和擴孔劑，二茂鐵作為孔內(nèi)的鐵源和擴孔劑即起到一定的擴孔作用，硝酸鐵鐵源在多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料內(nèi)部均勻分布，因而能夠形成不同的孔道結(jié)構(gòu)，如六方孔道結(jié)構(gòu)和立方孔道結(jié)構(gòu)，不同含量的磁性納米粒子如鐵離子嵌入或包埋在多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的內(nèi)表面或者外表面，制成催化活性組分高度分散的磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，因而該方法制成的磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料催化性能高，可作為非均相催化劑用于染料廢水降解。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面進一步闡述本發(fā)明。

實施方式1：

一種蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝制備磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)、稱取2.3g的P123表面活性劑溶于15的無水乙醇中，將盛有無水乙醇的燒杯放于恒溫磁力攪拌機上，常溫密封攪拌0.5h至完全溶解后，加入0.148g硝酸鐵；

(2)、量取2.28ml的正辛烷滴加到步驟(1)的溶液中，常溫密封攪拌2h，且所述P123與正辛烷的摩爾比為0.028；

(3)、稱取1.602g二茂鐵溶于步驟(2)的混合溶液中，常溫密封攪拌2h，且所述硝酸鐵與二茂鐵中鐵的物質(zhì)的量的比為1：3；

(4)、在步驟(3)的混合溶液中添加4.5ml的正硅酸乙酯(TEOS)，常溫密封攪拌12h，且所述正硅酸乙酯中的硅與二茂鐵和硝酸鐵中鐵的物質(zhì)的量的比為9：1；

(5)、取出燒杯將步驟(4)中的反應(yīng)液轉(zhuǎn)入90ml的培養(yǎng)皿中，室溫蒸發(fā)3d；

(6)、將培養(yǎng)皿放入60℃中的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥3h；

(7)、將干燥后的樣品置于馬弗爐中，在氧氣氣氛下，加熱升溫至300℃，加熱升溫的速度為11℃/min，并在300℃的溫度下焙燒6h；

(8)、自燃冷卻后研磨得到樣品，該樣品即為六方孔道磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，并將該樣品放于干燥箱中備用。

實施方式2：

一種蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝制備磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)、稱取2.3g的F127表面活性劑溶于20ml的無水乙醇中，將盛有無水乙醇的燒杯放于恒溫磁力攪拌機上，常溫密封攪拌0.8h至完全溶解后，加入0.914g硝酸鐵；

(2)、量取2.28ml的正辛烷滴加到步驟(1)的溶液中，常溫密封攪拌3h，且所述F127與正辛烷的摩爾比為0.029；

(3)、稱取1.602g二茂鐵溶于步驟(2)的混合溶液中，常溫密封攪拌3h，且所述硝酸鐵與二茂鐵中鐵的物質(zhì)的量的比為1：2；

(4)、在步驟(3)的混合溶液中添加4.5ml的正硅酸乙酯，常溫密封攪拌12h，且所述正硅酸乙酯中的硅與二茂鐵和硝酸鐵中鐵的物質(zhì)的量的比為8：2；

(5)、取出燒杯將步驟(4)中的反應(yīng)液轉(zhuǎn)入90ml的培養(yǎng)皿中，室溫蒸發(fā)3.5d；

(6)、將培養(yǎng)皿放入70℃中的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥12h；

(7)、將干燥后的樣品置于馬弗爐中，在氧氣氣氛下，加熱升溫至450℃，加熱升溫的速度為11℃/min，并在450℃的溫度下焙燒6h；

(8)、自燃冷卻后研磨得到樣品，該樣品即為立方孔道磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，并將該樣品放于干燥箱中備用。

實施方式3：

一種蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝制備磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)、稱取4.6g的F127表面活性劑溶于30ml的無水乙醇中，將盛有無水乙醇的燒杯放于恒溫磁力攪拌機上，常溫密封攪拌1h至完全溶解后，加入1.602g硝酸鐵；

(2)、量取4.56ml的正辛烷滴加到步驟(1)的溶液中，常溫密封攪拌4h，且所述F127與正辛烷的摩爾比為0.030；

(3)、稱取3.204g二茂鐵溶于步驟(2)的混合溶液中，常溫密封攪拌4h，且所述硝酸鐵與二茂鐵中鐵的物質(zhì)的量的比為2：3；

(4)、在步驟(3)的混合溶液中添加9ml的正硅酸乙酯，常溫密封攪拌24h，且所述正硅酸乙酯中的硅與二茂鐵和硝酸鐵中鐵的物質(zhì)的量的比為5：7；

(5)、取出燒杯將步驟(4)中的反應(yīng)液轉(zhuǎn)入90ml的培養(yǎng)皿中，室溫蒸發(fā)4d；

(6)、將培養(yǎng)皿放入80℃中的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h；

(7)、將干燥后的樣品置于馬弗爐中，在氧氣氣氛下，加熱升溫至550℃，加熱升溫的速度為11℃/min，并在550℃的溫度下焙燒6h；

(8)、自燃冷卻后研磨得到樣品，該樣品即為立方孔道磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，并將該樣品放于干燥箱中備用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝制備磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的方法，在溶解P123或F127表面活性劑的無水乙醇中加入硝酸鐵與乙醇絡(luò)合，并加入正辛烷作為共溶劑和擴孔劑，二茂鐵作為孔內(nèi)的鐵源和擴孔劑即起到一定的擴孔作用，硝酸鐵鐵源在多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料內(nèi)部均勻分布，因而能夠形成不同的孔道結(jié)構(gòu)，如六方孔道結(jié)構(gòu)和立方孔道結(jié)構(gòu)，不同含量的磁性納米粒子如鐵離子嵌入或包埋在多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的內(nèi)表面或者外表面，制成催化活性組分高度分散的磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，因而該方法制成的磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料催化性能高，可作為非均相催化劑用于染料廢水降解。

本發(fā)明在制備磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料催化劑時：在有機溶劑乙醇溶液中，正辛烷能夠以任意比與乙醇互溶，因此并沒有起到擴孔的作用。而二茂鐵與乙醇難溶，根據(jù)“相似相溶”原理，更容易溶解于正辛烷。因此，二茂鐵的加入，會與正辛烷形成一個微乳液體系，會對擴孔起到一定的作用。同時，正辛烷與乙醇具有相似的揮發(fā)性，在自組裝過程中，表面活性劑能夠均勻地分散在乙醇溶液中，正辛烷也能夠很容易地分散在乙醇溶液中，而二茂鐵不能均勻地分散在乙醇溶液中，二茂鐵能夠均勻地分散在正辛烷體系中。在蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝制備磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料過程中，通過蒸發(fā)，表面活性劑疏水基團聚集，親水基團聚集，二茂鐵溶解在正辛烷體系中，更容易和疏水基團結(jié)合，而遠離親水基團；通過蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝，制備的磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料孔徑可調(diào)，形成孔道結(jié)構(gòu)各異的磁性多級孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，因而二茂鐵也具有擴孔作用。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。