[发明专利]一种聚丙烯酸包裹的纳米四氧化三钴的合成方法及其应用

说明书

本发明公开了一种聚丙烯酸包裹的纳米四氧化三钴的合成方法及其应用，其合成：将硝酸钴溶于水，形成浓度为1‑10 M的溶液；将聚丙烯酸溶于水，形成浓度为0.05‑0.5 M的溶液；将前述两钟溶液混合在连续搅拌下加入到氨水中反应；再将混合物连续搅拌24小时，在该过程中，溶液的颜色从酒红色变为深棕色，再将产物以4000 rpm离心30分钟来除去大的附聚物和碎片。然后将上清液纯化并使用30K超滤离心管浓缩。最后，将所得溶液冷冻干燥，得到浅棕色固体粉末即为聚丙烯酸包裹的纳米四氧化三钴。本发明与现有技术相比，既实现了一步法合成聚丙烯酸包裹的纳米四氧化三钴，步骤简单，成本较低，合成粒径较小；又利用其高的催化活性将其应用于有机染料的降解。

技术领域

本发明涉及催化剂制备及应用技术领域，尤其是一种新型聚丙烯酸包裹的纳米四氧化三钴（PAA-Co₃O₄）的纳米催化剂的制备及将其应用于有机染料的降解。

背景技术

有机染料种类繁多，给人们生活带来绚丽多彩的同时也产生大量的染料废水排放到环境中，导致对自然水体的污染，其主要危害如下：

①废水中的染料能吸收光线，降低水体的透明度，大量消耗水中的氧，造成水体缺氧，严重影响水中生物和微生物的生长，破坏水体自净；

②染料是有机芳香族化合物苯环上的氢被卤素、硝基、胺基取代以后生成的芳香族卤化物、芳香族硝基化合物、芳香族胺类化合物等，生物毒性大，有的还是“三致”物质；

③废水中有机物含量高，成分复杂，有害物质含量高，许多含氮、含磷的化合物大量被排放，使总氮、总磷含量增高，排放后使水体富营养化。

因此，开发高效快速降解废水中有机染料的方法有着非比寻常的重要性。

近几年来，国内外科学家已经采取各种各样的方法对有机染料进行降解，包括活性炭吸附、臭氧氧化、微生物降解、光催化氧化降解等。这些方法各有优缺点，其中催化氧化降解是利用催化剂在反应中产生活性极强的自由基，再通过自由基与有机污染物之间的结合、取代、电子转移等过程将污染物全部降解为无机物。该技术由于能耗低、反应速度快、处理彻底等优点有望成为染料废水处理最有前途的方法之一。常用的催化剂有 TiO₂、ZnO、SnO₂、ZnS、Co₃O₄等，但是这些催化剂由于催化效率低、分散性差、水溶性不好，很难得到充分利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水溶性好分散性好的聚丙烯酸包裹的纳米四氧化三钴（PAA-Co₃O₄）的合成方法及其用于有机染料的降解，以克服现有的纳米Co₃O₄的制备复杂，耗时耗能，催化活性低，难以实现真正实用价值，不利于大规模推广等缺点。

本发明的目的是这样实现的：

一种新型聚丙烯酸包裹的纳米四氧化三钴（PAA-Co₃O₄）的合成方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：将硝酸钴溶于水，形成水溶液；

步骤2：将聚丙烯酸溶于水，形成水溶液；

步骤3：将上述两种溶液混合在连续搅拌下加入到氨水中反应；

步骤4：离心除去大的附聚物和碎片；

步骤5：用超滤离心管浓缩产物；

步骤6：冷冻干燥得到产物聚丙烯酸包裹的纳米四氧化三钴；其中：

步骤1中所述硝酸钴的浓度为1-10 M；

步骤2中所述聚丙烯酸浓度为0.05-0.5 M；