[发明专利]一种NiAl-LDH/γ-AlO(OH)/C复合催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种NiAl‑LDH/γ‑AlO(OH)/C复合催化剂及其制备方法。该复合催化剂利用禽蛋的内壳膜作为生物模板，首先将蛋膜碳化并在其表面包裹一层微量无定形氧化铝，然后结合水热尿素法制备了具有独特纤维网络结构的NiAl‑LDH/γ‑AlO(OH)/C复合催化剂。本发明操作简便、蛋膜模板来源广泛，生产成本低，污染少，生成的水滑石结晶性好。

技术领域

本发明涉及一种污水处理方面的催化剂，具体涉及一种以蛋膜为模板的NiAl-LDH/γ-AlO(OH)/C复合催化剂及其制备方法。

背景技术

随着研究的进展，传统的材料已经不能够满足人们对材料的多层次，多功能，多维度的需求，而去合成一种自己需要的微观复杂的材料又是十分的麻烦，运用生物模板合成的特殊途径来制备形貌可控、结构特殊且具有独特性质的材料是最直接、最有效的方法。我们所说的生物模板法是一种以天然生物材料为模板，利用其独特结构来实现新型微纳米三维尺度的多孔无机材料仿生制备方法。在生物模板法中，转录生物结构中的微孔、介孔和宏孔多层次分级多孔结构的目标材料，在化学催化、吸附分离上表现出了诱人的前景，已经有很多的生物材料被作为模板来使用，例如，微生物、酵母、花粉、蝴蝶翅膀等。多级孔道体系能同时提供尺寸不同的孔道，促进在催化中的气相或液相的传质。

壳膜分为两层：外壳膜（50–70 μm）是一层不透明、无结构的膜，作用是避免鸡蛋内容物水分蒸发；内壳膜（15 ~ 26 μm），附着在外壳膜的内层，空气能自由通过此膜。内壳膜与外壳膜大多紧密接合，仅在蛋的钝端二者分离构成气室。蛋膜作为生物模板的优点：（1）具有高比表面积、分层大孔网络结构。（2）良好的吸水能力。（3）稳定性能，成分为蛋白质纤维，以C和O为主。（4）来源广泛，价格低廉：仅在2014年中国鲜蛋产量约为2400万吨，如果按蛋壳质量为鸡蛋质量的10%算的话，蛋壳约为240万吨，蛋膜约为蛋壳质量的5%，则蛋膜为12万吨，没有利用的蛋膜都被作为生活垃圾扔掉，对环境造成一定的伤害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种NiAl-LDH/γ-AlO(OH)/C复合催化剂及其制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种NiAl-LDH/γ-AlO(OH)/C复合催化剂，其特征在于，以蛋膜为生物模板制成，有效成分为NiAl-LDH纳米棒、γ-AlO(OH)纳米棒、无定形碳、无定形氧化铝；所述蛋膜为鸡蛋、鸭蛋或鹅蛋等禽蛋的内壳膜。

所述复合催化剂的微观结构为单根纤维交织成的二维网络结构，单根纤维的直径为1~1.4 μm，单根纤维由NiAl-LDH纳米棒、γ-AlO(OH)纳米棒、无定形碳、无定形氧化铝构成。

一种NiAl-LDH/γ-AlO(OH)/C复合催化剂的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

（1）蛋膜预处理：将蛋膜中的内壳膜取下洗净，在去离子水中超声5 min，洗涤烘干待用；

（2）蛋膜的浸泡：配制一定浓度铝的可溶性盐溶液，将处理好的蛋膜放入溶液中浸泡8 h，50 ^oC烘干；

（3）将上述蛋膜放入马弗炉中450 ^oC煅烧1 h，制得保留蛋膜宏观形貌的无定形碳及无定形氧化铝；

（4）将金属离子可溶性盐按照Ni²⁺与Al³⁺摩尔比为 1:1 ~3:1配制混合盐溶液，向其中加入0.3g步骤（3）所得蛋膜和适量尿素，使尿素与金属离子的摩尔比为3:1，然后再加入60 mL蒸馏水，将混合液转入反应釜中，于190 ^oC反应18h；

（5）将反应结束后所得沉淀物用滤纸漏斗过滤，使用去离子水洗涤过滤，重复两次，将过滤后的固体在80 ^oC干燥即得最终催化剂产品。