[发明专利]磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料及其制备方法和应用，该复合材料包括镁铁水滑石和负载在其上的磁性碳，其中磁性碳包括碳纳米颗粒和负载在其上的Fe₃O₄纳米颗粒。其制备方法包括磁性碳及其混合液的制备；利用Fe(NO₃)₃·9H₂O溶液、Mg(NO₃)₂·6H₂O溶液和磁性碳混合液制备磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料。本发明复合材料具有环境友好、吸附性能好、稳定性好、易制备等优点，其制备方法具有反应条件容易控制、操作方法简单、成本低廉、耗能少、耗时短等优点。本发明复合材料可用于处理重金属废水，具有去除率高、去除速率快、操作方便、成本低廉、无二次污染等优点，有着很好的使用价值和应用前景。

技术领域

本发明属于材料制备与环境保护领域，涉及一种镁铁水滑石复合材料及其制备方法和应用，具体涉及一种磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济的发展，能源与环境问题日益突出，吸附技术作为一种有效去除重金属的方法，在水污染控制方面有着无可取代的重要作用。传统的水滑石材料由于具有一定的吸附量并且不产生二次污染而被视为具有良好产能和环境修复应用前景的吸附材料。然而，由于水滑石的稳定性差、吸附量低，这严重限制了水滑石材料的应用范围。因此，提高水滑石材料的吸附性能、稳定性对于水滑石在吸附技术领域的应用发展具有很大的意义。

到目前为止，已有多种水滑石复合材料被制备出来，如Fe₃O₄@SiO₂@MgFe-LDH、Citrate-LDH、Malate-LDH、pristine-LDH等已经被制备，但上述材料的合成方法复杂、生产成本高，且产物的吸附量仍然不理想，难以满足工业化应用的需求。因此获得一种环境友好、吸附性能好、稳定性好、易制备的水滑石复合材料，以及提供一种反应条件容易控制、操作方法简单、无二次污染、环保效益好的水滑石复合材料的制备方法，对于扩大水滑石在吸附领域的应用具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种环境友好、吸附性能好、稳定性好、易制备的磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料，还提供了一种反应条件容易控制、操作方法简单、无二次污染、环保效益好、成本低廉、耗能少、耗时短的磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料的制备方法，以及该磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料在处理重金属废水中的应用，该应用方法具有去除率高、去除速率快、处理时间短、操作方便、成本低廉、无二次污染等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料，所述磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料包括磁性碳和镁铁水滑石，所述磁性碳负载在镁铁水滑石上；所述磁性碳包括Fe₃O₄纳米颗粒和碳纳米颗粒，所述Fe₃O₄纳米颗粒负载在碳纳米颗粒上。

上述的磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料，进一步改进的，所述磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料中，碳纳米颗粒的质量百分含量为2.3%～18.5%，Fe₃O₄纳米颗粒的质量百分含量为0.5%～4.3%，镁铁水滑石的质量百分含量为77.3%～97.1%。

上述的磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料，进一步改进的，所述磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料的比表面积为1.10 m²/g～8.27 m²/g，平均孔径为2.19 nm～16.44 nm，孔容为0.0023 cm³/g～0.018 cm³/g；所述磁性碳为球状，半径为50 nm～400 nm；所述镁铁水滑石为片状。