[go: up one dir, main page]

CN103084137B - 带有胺基的介孔氧化铁结构体及其制备方法 - Google Patents

带有胺基的介孔氧化铁结构体及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103084137B
CN103084137B CN201210140142.9A CN201210140142A CN103084137B CN 103084137 B CN103084137 B CN 103084137B CN 201210140142 A CN201210140142 A CN 201210140142A CN 103084137 B CN103084137 B CN 103084137B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mesoporous
feo
preparation
mentioned
amido
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210140142.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103084137A (zh
Inventor
李相协
郑承建
崔在佑
洪锡垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Institute of Science and Technology KIST
Original Assignee
Korea Institute of Science and Technology KIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Institute of Science and Technology KIST filed Critical Korea Institute of Science and Technology KIST
Publication of CN103084137A publication Critical patent/CN103084137A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103084137B publication Critical patent/CN103084137B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00—Compounds of iron
    • C01G49/02—Oxides; Hydroxides
    • C01G49/04—Ferrous oxide [FeO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

本发明涉及在具有大比表面积的FeOx表面上带有与负离子重金属的反应性高的胺基，从而能够有效地去除水中的负离子重金属的带有胺基的介孔FeOx结构体及其制备方法。根据本发明一个实例的带有胺基的介孔FeOx结构体制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步骤，混合氯化铁（FeCl2）水溶液和表面活性剂；第二步骤，在氯化铁（FeCl2）水溶液和表面活性剂的水溶液中混合过氧化氢；第三步骤，对上述第二步骤的混合液进行离心分离之后，干燥固体物质来制备粉末状的介孔FeOx结构体；以及第四步骤，将上述介孔FeOx结构体分散于无水甲苯之后，注入氨基硅烷来使氨基硅烷和介孔FeOx结构体进行反应，从而在介孔FeOx结构体的表面带有胺基。

Description

带有胺基的介孔氧化铁结构体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种带有胺基的介孔氧化铁（FeOx）结构体及其制备方法（Amine functionalized mesoporous iron oxides and method forfabricating the same）。更具体地涉及在具有大比表面积的FeOx表面上带有与负离子重金属的反应性高的胺基，从而能够有效地去除水中的负离子重金属的带有胺基的介孔FeOx结构体及其制备方法。
背景技术
废水中包含有机物以外的多种重金属，由于这种重金属借助普通的生物学废水处理方法也不能被去除，因此揭示了利用吸附剂来去除的方式。
目前，正活跃地进行关于附着及去除重金属等无机物的吸附剂的研究，代表例为如下：利用赤铁矿（hematite）的铅（Zn），镉（Cd）等的2价重金属去除方法（荣等人，Jeon et al.；水研究，Water Research；38卷，Vol.38；2499-2504），利用结冷胶凝胶珠（gellan gum gel beads）的铅（Pb），铜（Cu）去除方法（拉萨罗等人，Lazaro et al.；水研究，Water Research；37卷，Vol.37；2118-2126）。
并且，作为去除砷、铬之类的负离子重金属的方法，代表性的是，在韩国授权专利第553179号公开的利用氧化铝的方法。但由于氧化铝的比表面积小，气孔体积小，因此砷吸附量少，气孔形态不均匀，据此，完成饱和时所需的时间也长。
现有技术文献
专利文献
（专利文献1）韩国授权专利第553179号
发明内容
（要解决的技术问题）
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于，提供一种在具有大比表面积的FeOx表面上带有与负离子重金属的反应性高的胺基，从而能够有效地去除水中的负离子重金属的带有胺基的介孔FeOx结构体及其制备方法。
（解决问题的手段）
用于达成上述目的的根据本发明一个实例的带有胺基的介孔FeOx结构体制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步骤，混合氯化铁（FeCl2）水溶液和表面活性剂；第二步骤，在氯化铁（FeCl2）水溶液和表面活性剂的水溶液中混合过氧化氢；第三步骤，对上述第二步骤的混合液进行离心分离之后，干燥固体物质来制备粉末状的介孔FeOx结构体；以及第四步骤，将上述介孔FeOx结构体分散于无水甲苯之后，注入氨基硅烷来使氨基硅烷和介孔FeOx结构体进行反应，从而在介孔FeOx结构体的表面带有胺基。
上述表面活性剂可以是十二烷基硫酸钠（SDS，sodiumdodecylsulfate），上述氨基硅烷和介孔FeOx结构体能够以1：1的质量比进行反应。并且，将上述介孔FeOx结构体分散于无水甲苯时，在每1g的介孔FeOx结构体中可以混合20ml～40ml的无水甲苯。上述氨基硅烷可以利用3-氨基丙基三甲氧基硅烷[（3-aminopropyl）trimethoxysilane]。在将上述第四步骤的上述介孔FeOx结构体分散于无水甲苯的过程及注入氨基硅烷的过程中，可以注入氮来去除氧，并可以防止无水甲苯的蒸发。
（发明的效果）
根据本发明实例的带有胺基的介孔FeOx结构体及其制备方法具有如下效果。随着在比表面积大的大介孔FeOx结构体的表面带有胺基，能够通过胺基来选择性地仅去除负离子重金属（例如，砷，铬）。
附图说明
图1是根据本发明一实施例而制备的带有胺基的介孔FeOx结构体的照片。
图2是根据本发明一实施例而制备的带有胺基的介孔FeOx结构体的X射线衍射（XRD，X-ray diffraction）分析结果。
图3是根据本发明一实施例而制备的带有胺基的介孔FeOx结构体的透射电子显微镜（TEM，Transmission electron microscope）照片。
具体实施方式
本说明书中，FeOx作为非晶质氧化铁，例如，可以是氧化铁（FeO）、三氧化二铁（Fe2O3）中任一个或者也可以是这些化合物的混合物。
本发明的实例，其特征在于，形成介孔FeOx结构体之后，在介孔FeOx结构体的表面上附着胺基（amine）来最终制备带有胺基的介孔FeOx结构体。加上上述比表面积大的介孔FeOx结构体的吸附性能，并通过胺基来可以使砷、铬等的负离子重金属的吸附及去除效率成加倍。
根据本发明实例的带有胺基的介孔FeOx结构体的制备方法主要分为，1）介孔FeOx结构体的制备和，2）胺基的附着。
首先，1）就介孔FeOx结构体的制备而言，例如，可以将氯化铁（FeCl2）溶液、表面活性剂及氧化剂作为前驱体来进行，2）就胺基的附着而言，能够通过搅拌已制备的介孔FeOx结构体和氨基硅烷（amino-silane）来在介孔FeOx结构体的表面附着胺基。
制备介孔FeOx结构体时，作为表面活性剂可以利用十二烷基硫酸钠（SDS，sodium dodecylsulfate），作为上述氧化剂可以利用过氧化氢（H2O2）。上述氧化剂具有对氯化铁进行氧化来使其衍生为粉末状的介孔FeOx结构体的作用。并且，附着胺基时，1：1的质量比供应氨基硅烷与介孔FeOx结构体，可以使用3-氨基丙基三甲氧基硅烷[（3-aminopropyl）trimethoxysilane]等多种形态的氨基硅烷。
如上所述的本发明的带有胺基的FeOx制备方法的具体实施例如下。
<实施例1：制备带有胺基的FeOx>
混合200ml的0.20M FeCl2和45ml的0.08M十二烷基硫酸钠（SDS，sodium dodecylsulfate）之后搅拌6小时。接着，在FeCl2和十二烷基硫酸钠（SDS）的混合溶液中以一滴一滴的方式滴入50ml的0.3M H2O2溶液来进行反应，并搅拌（stirring）了约1小时左右。上述十二烷基硫酸钠（SDS，sodium dodecylsulfate）为表面活性剂，上述H2O2溶液为用于氧化FeCl2的氧化剂。
然后，利用离心分离器（3000rpm，15分钟）来对上述经过混炼的溶液进行了固液分离。利用蒸馏水来洗涤3次已分离的固体物质之后，再次进行离心分离来分离了液态物质。在100℃烘箱中干燥约4小时最终分离的固体物质，来制备了具有浅古铜色的介孔结构的FeOx粉末（介孔FeOx结构体）。
接着，向装有无水甲苯（anhydrous toluene）的烧瓶注入已制备的介孔FeOx结构体来进行了分散。此时，为了去除烧瓶内的氧，在烧瓶持续地注入了规定量的氮。为了介孔FeOx结构体的均匀的分散，每1g的介孔FeOx结构体需要20ml～40ml的无水甲苯。
在无水甲苯中介孔FeOx结构体已分散的状态下，投入过量的氨基硅烷（amino-silane）。为了使氨基硅烷和介孔FeOx结构体以1：1的质量比进行反应，优选的是，充分地投入氨基硅烷。并且，就本实验而言，使用了3-氨基丙基三甲氧基硅烷[（3-aminopropyl）trimethoxysilane]，但也可以使用另一种类的氨基硅烷。投入氨基硅烷之后，持续地注入了氮，并搅拌了24小时。借助氨基硅烷和介孔FeOx结构体的反应，在介孔FeOx结构体的表面上形成胺基。此时，为了防止因无水甲苯均蒸发而介孔FeOx结构体成块状，需要适当地调节氮的供给量。
最终，利用甲苯来洗涤2～3次之后，在50℃真空烘箱中干燥8小时来完成了带有胺基的介孔FeOx结构体。图1是根据本发明一实施例制备的带有胺基的介孔FeOx结构体的照片，通过图1可以确认带有浅古铜色的胺基的介孔FeOx结构体的粉末状。
<实施例2：带有胺基的FeOx的物质特性>
通过XRD分析及TEM分析确认了通过实施例1而制备的带有胺基的介孔FeOx结构体的物质特性。参照图2的XRD图表，可以确认FeOx峰和胺基峰明确，通过图3的TEM照片可以确认介孔结构的带有胺基的FeOx。
<实施例3：砷吸附实验>
实施了通过实施例1而制备的带有胺基的介孔FeOx结构体的砷吸附实验。实验方法及实验结果如下。
在50ml特氟龙材质的圆锥管（conical tube）以10mg/L的浓度分别准备了铜、镉、铅及砷水溶液。然后，利用离子层析仪（IC，ion chromatography）测定各个重金属水溶液的浓度之后，确认了是否符合实验浓度。
接着，在各个重金属水溶液中注入了通过实施例1而制备的带有胺基的介孔FeOx结构体0.05g。搅拌6小时之后测定了重金属吸附性能。此时，为了进行比较，在相同的条件下，在重金属水溶液中还注入不带有胺基的介孔FeOx结构体之后进行了搅拌。实施例1的带有胺基的介孔FeOx结构体（Amine-FeOx）及不带有胺基的介孔FeOx结构体（FeOx）的重金属吸附性能如下表1所示。
（表1）
带有胺基的介孔FeOx结构体的重金属吸附性能
参照（表1），就作为阳离子重金属的铜、镉及铅而言，可以确认全然未进行吸附，就作为负离子重金属的砷而言，可知，借助实施例1的带有胺基的介孔FeOx结构体（Amine-FeOx）几乎被去除（10mg/L→0.382mg/L）。

Claims (7)

1.一种带有胺基的介孔FeOx结构体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步骤，混合氯化亚铁水溶液和表面活性剂；
第二步骤，在氯化亚铁水溶液和表面活性剂的水溶液中混合过氧化氢；
第三步骤，对上述第二步骤的混合液进行离心分离之后，干燥固体物质来制备粉末状的介孔FeOx结构体；以及
第四步骤，将上述介孔FeOx结构体分散于无水甲苯之后，注入氨基硅烷来使氨基硅烷和介孔FeOx结构体进行反应，从而在介孔FeOx结构体的表面带有胺基。
2.根据权利要求1所述的带有胺基的介孔FeOx结构体的制备方法，其特征在于，上述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
3.根据权利要求1所述的带有胺基的介孔FeOx结构体的制备方法，其特征在于，使上述氨基硅烷和介孔FeOx结构体以1：1的质量比进行反应。
4.根据权利要求1所述的带有胺基的介孔FeOx结构体的制备方法，其特征在于，将上述介孔FeOx结构体分散于无水甲苯时，每1g的介孔FeOx结构体中混合20ml～40ml的无水甲苯。
5.根据权利要求1所述的带有胺基的介孔FeOx结构体的制备方法，其特征在于，上述氨基硅烷为3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的带有胺基的介孔FeOx结构体的制备方法，其特征在于，在将上述第四步骤的上述介孔FeOx结构体分散于无水甲苯的过程以及注入氨基硅烷的过程中，注入氮来防止去除氧的同时防止无水甲苯蒸发的现象。
7.一种带有胺基的介孔FeOx结构体，其特征在于，通过权利要求1的制备方法而制备。
CN201210140142.9A 2011-11-08 2012-05-03 带有胺基的介孔氧化铁结构体及其制备方法 Expired - Fee Related CN103084137B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2011-0115503 2011-11-08
KR1020110115503A KR101305393B1 (ko) 2011-11-08 2011-11-08 아민기가 구비된 산화철 메조구조체 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103084137A CN103084137A (zh) 2013-05-08
CN103084137B true CN103084137B (zh) 2014-12-10

Family

ID=48197568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210140142.9A Expired - Fee Related CN103084137B (zh) 2011-11-08 2012-05-03 带有胺基的介孔氧化铁结构体及其制备方法

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101305393B1 (zh)
CN (1) CN103084137B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105600833B (zh) * 2015-10-15 2017-07-07 齐鲁工业大学 一种球状介孔氧化铁及其制备方法
KR101909431B1 (ko) * 2016-07-06 2018-10-19 한국세라믹기술원 온도감응성 고분자가 코팅된 메조포러스 실리카를 이용한 오염원의 선택적 흡착 방법
CN108328657B (zh) * 2017-12-27 2020-08-04 洛阳理工学院 一种制备大功率动力电池负极材料的方法
CN108298593A (zh) * 2017-12-27 2018-07-20 洛阳理工学院 一种超高比容量介孔FeO纳米电极材料的制备方法
CN109020460B (zh) * 2018-08-31 2021-09-24 陈毅忠 一种复合植草砖原料的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101511723A (zh) * 2006-09-15 2009-08-19 3M创新有限公司 纳米粒子表面改性的方法
CN101972632A (zh) * 2010-10-27 2011-02-16 南开大学 一种吸附废水中重金属离子的氨丙基-mcm-41的制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10153639A1 (de) * 2001-10-31 2003-05-22 Inst Neue Mat Gemein Gmbh Superparamagnetisches Eisenoxid enthaltende Kompositpartikel
JP4208824B2 (ja) 2004-11-29 2009-01-14 関東電化工業株式会社 マグネタイト粒子粉末及びその製造方法
KR101042399B1 (ko) 2008-09-16 2011-06-24 전북대학교병원 다기능성 산화철 나노입자 및 이를 이용한 진단 조영제

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101511723A (zh) * 2006-09-15 2009-08-19 3M创新有限公司 纳米粒子表面改性的方法
CN101972632A (zh) * 2010-10-27 2011-02-16 南开大学 一种吸附废水中重金属离子的氨丙基-mcm-41的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Adsorption of Chromate and Arsenate by Amino-Functionalized MCM-41 and SBA-1;Hideaki Yoshitake et al;《Chem. Mater.》;20021009;第14卷;4603-4610 *
Feihu Li et al.Synthesis of mesostructured ferric oxyhydroxides templated by alkyl surfactants: Effect of pH, F- and solvents, and their adsorption isotherms for As(V).《Microporous and Mesoporous Materials》.2009,第123卷第177-184页. *
Hideaki Yoshitake et al.Adsorption of Chromate and Arsenate by Amino-Functionalized MCM-41 and SBA-1.《Chem. Mater.》.2002,第14卷第4603-4610页. *
Synthesis of mesostructured ferric oxyhydroxides templated by alkyl surfactants: Effect of pH, F- and solvents, and their adsorption isotherms for As(V);Feihu Li et al;《Microporous and Mesoporous Materials》;20090405;第123卷;177-184 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR101305393B1 (ko) 2013-09-06
KR20130050447A (ko) 2013-05-16
CN103084137A (zh) 2013-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Koilraj et al. Fe3O4/MgAl-NO3 layered double hydroxide as a magnetically separable sorbent for the remediation of aqueous phosphate
Luo et al. Amino siloxane oligomer-linked graphene oxide as an efficient adsorbent for removal of Pb (II) from wastewater
Zhang et al. Removal of heavy metal ions from aqueous solution using Fe3O4–SiO2-poly (1, 2-diaminobenzene) core–shell sub-micron particles
Zhang et al. One-pot synthesis of magnetic Prussian blue for the highly selective removal of thallium (I) from wastewater: Mechanism and implications
CN103084137B (zh) 带有胺基的介孔氧化铁结构体及其制备方法
KR101301481B1 (ko) 양이온 및 음이온 중금속 동시 제거용 복합담체 및 그 제조방법
CN106311185B (zh) 一种聚乙烯醇/氨基硅烷化氧化石墨烯大孔复合球及其制备方法和应用
JP5674952B2 (ja) マグネタイト−バーネサイト混合物及びその合成方法並びに水処理方法
Khan et al. Mechanism of novel MoS2-modified biochar composites for removal of cadmium (II) from aqueous solutions
CN110776920A (zh) 一种土壤修复剂、制备方法及应用
CN111229157A (zh) 一种无机聚合物改性膨润土吸附材料的制备方法
Guo et al. Synthesis and application of 8-hydroxyquinoline modified magnetic mesoporous carbon for adsorption of multivariate metal ions from aqueous solutions
Zhou et al. Removal of phosphate from aqueous solution by ferrihydrite/bagasse composite prepared through in situ precipitation method
CN113441108B (zh) 一种改性凹凸棒石负载纳米零价铁重金属吸附剂的制备方法及其产品和应用
Zhang et al. One-pot synthesis of a novel P-doped ferrihydrite nanoparticles for efficient removal of Pb (Ⅱ) from aqueous solutions: performance and mechanism
CN110064363A (zh) 一种氨基吡啶功能化氧化石墨烯磁性重金属吸附剂的制备方法及其应用
Park et al. Removal of Co, Sr and Cs from aqueous solution using self-assembled monolayers on mesoporous supports
CN108607523A (zh) 一种选择性分离铟的吸附材料及其制备方法
Fan et al. Light-driven in-situ synthesis of nano-sulfur and graphene oxide composites for efficient removal of heavy metal ions
CN104826601A (zh) 一种磁性硅藻土的制备方法
CN117380171A (zh) 一种铁基纳米复合材料及其制备方法和应用
Liu et al. Effect of Sulfate on Cu (II) Adsorption/Desorption Behavior on Ferrihydrite Colloids and Cu Speciation
CN111792697B (zh) 磁性焦糖化碳纳米材料在去除水体中重金属的应用
CN112452300B (zh) 一种有机磷复合材料及其制备方法和应用
Liu et al. Novel Au Nanoparticles-Strewn MnOOH Nanorod Composites: Simple Fabrication and Application in the Catalytic Reduction of Aromatic Nitro Compounds

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141210

Termination date: 20200503