一种用于有机物污染催化降解的精细镍网制备工艺的制作方法

本发明属于特殊材料加工技术领域，具体是涉及一种用于有机物污染催化降解的精细镍网制备工艺。

背景技术：

有机污染物是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质及某些其他可生物降解的人工合成有机物质为组成的污染物。可分为天然有机污染物和人工合成有机污染物两大类。

光催化降解是指利用辐射、光催化剂在反应体系中产生的活性极强的自由基，再通过自由基与有机污染物之间的加合、取代、电子转移等过程将污染物全部降解为无机物的过程。光催化剂氧化还原机理主要是催化剂受光照射，吸收光能，发生电子跃迁，生成电子-空穴对，对吸附于表面的污染物直接进行氧化还原，或氧化表面吸附的氢氧根(oh-)，生成强氧化性的氢氧自由基(·oh)，将污染物氧化。光催化降解卤代有机污染物(hops)的机理总体表现为电子转移特征，即光激发催化剂产生的活性物种如eaq、ecb或·oh、hvb等分别将hops还原成阴离子自由基或氧化成阳离子自由基，并通过c—x键断裂实现降解。

光触媒也叫光催化剂，是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的半导体材料的总称。具有代表性的光触媒材料是二氧化钛，它能在光照射下产生强氧化性的物质(如羟基自由基、氧气等)，并且可用于分解有机化合物、部分无机化合物、细菌及病毒等。日常生活中，光触媒能有效地降解空气中有毒有害气体如甲醛等，高效净化空气；同时，能够有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。

影响光催化剂催化性能的一打指标就是催化剂的捕光能力，捕光能力强的催化剂催化降解效果更好，并且将催化剂负载在特殊材料上可以提高催化效率。所以，本发明提供了一种用于有机物污染催化降解的精细镍网制备工艺。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明提供了一种用于有机物污染催化降解的精细镍网制备工艺。

本发明的技术方案是：一种用于有机物污染催化降解的精细镍网制备工艺，主要包括以下步骤：

s1：催化剂制备

配制质量浓度为1-3％的碳酸钠溶液，在磁力搅拌的条件下将碘化钴、二硫化钛添加至碳酸钠溶液中得到混合溶液a，碘化钴、二硫化钛与碳酸钠溶液的质量比为1-1.3:2-3:10，对所述混合溶液a超声分散处理10-20min得到分散溶液，升高所述分散溶液温度至30-45℃，然后继续在磁力搅拌的条件下将二氧化硅与五氧化二铌按照1:1的质量比加入至分散溶液中得到混合溶液b，二氧化硅与五氧化二铌的总质量为分散溶液质量的50-60％，将混合溶液b以3000-4000r/min的转速搅拌30-40min，静置10-12h，过滤后烘干粉碎，得到催化剂粉末；

s2：精细镍网制备

采用斜纹编织工艺将镍丝编织成精细镍网，配制浓度为33-35％的丙酮溶液和浓度为10-12％的氢氟酸溶液，将精细镍网先整体浸没在所述丙酮溶液中，超声处理丙酮溶液3-5min，取出精细镍网水洗后烘干，然后将精细镍网浸没在所述氢氟酸溶液中，超声处理氢氟酸溶液8-10min，取出精细镍网后用去离子水清洗，将清洗后的精细镍网浸泡在浓度为50-60％的氯化镍溶液中备用；

s3：精细镍网负载催化剂

将乙醇和去离子水按照5-6:1的比例混合得到混合溶液c，将s1制备得到的催化剂粉末加入至混合溶液c中，催化剂粉末与混合溶液c的质量比为1:2-3，超声处理混合溶液c20-30min，得到催化剂悬浊液，将s2制备得到的精细镍网从氯化镍溶液中取出并去离子水清洗，清洗后浸没在所述催化剂悬浊液中，加热所述催化剂悬浊液至30-40℃，预热处理3-5min，然后升高催化剂悬浊液温度至45-50℃，经催化剂悬浊液底部向催化剂悬浊液中通入惰性气体，利用上升的惰性气体对催化剂悬浊液进行搅拌，并且利用上升的惰性气体将催化剂负载在精细镍网上，通入惰性气体3-5h后取出精细镍网，烘干后得到负载催化剂的精细镍网；

s4：催化剂表面改性

将纳米银颗粒加入至去离子水中，去离子水的质量为纳米银颗粒的3-8倍，充分搅拌后得到纳米银分散液，70-80℃水浴加热所述纳米银分散液，保持搅拌和水浴加热温度，将纳米四氧化三铁粉末加入至纳米银分散液中，纳米四氧化三铁粉与纳米银颗粒的质量比为1:1，搅拌5-8min后静置反应1-2h得到表面改性溶液，然后将s3得到负载催化剂的精细镍网浸没在表面表面改性溶液中浸泡15-18h，浸泡结束后取出负载催化剂的精细镍网，在烘干炉中以35-37℃的温度干燥1-3h，然后在负载催化剂的精细镍网外围施加磁场，并以50-60℃的温度烘干3-5h，使精细镍网上负载催化剂表面形成纳米反光结构，改变催化剂表面的捕光性能，得到负载改性催化剂的精细镍网。

进一步地，s1中，所述粉碎得到的催化剂粉末粒径为80-100目，可以更容易的负载在镍网上。

优选地，s2中，所述镍丝纯度为99.6-99.9％、直径为0.2-0.4mm，所述镍网的网孔为方孔，且所述网孔的孔径为20-50目，纯度高的镍丝可以避免杂质对负载催化剂的影响。

优选地，s3中，所述惰性气体为纯度99.9％的氦气或纯度99.9％的氮气，惰性气体可以在保证对催化剂悬浊液搅动的同时，避免将杂质离子负载在精细镍网上。

进一步地，s3中，负载催化剂的精细镍网的烘干步骤为：先用99.9％纯度的氮气吹洗烘干炉，使烘干炉中充满氮气，将从催化剂悬浊液中取出精细镍网至于烘干炉中，升高烘干炉温度至40-50℃，在持续通入氮气的条件下保持温度30-45min，然后升高烘干炉中温度至70-90℃，烘干1-2h后得到负载催化剂的精细镍网。

进一步地，所述s4中，将s3得到负载催化剂的精细镍网浸没在表面表面改性溶液中浸泡15-18h，浸泡过程中每间隔1h搅动表面改性溶液1-2min，使改性溶液充分与催化剂表面接触反应。

进一步地，s4中，所述施加磁场的磁场强度为1.0-1.2t，施加磁场可以使催化剂表面附着的四氧化三铁离子在磁场的作用下形成反光突起，从而提高催化剂表面的捕光能力。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种用于有机物污染催化降解的精细镍网制备工艺，通过在催化剂中加入具有顺磁性的五氧化二铌，使得在后续催化剂表面改性时，可以通过施加磁场使精细镍网上负载催化剂表面的纳米四氧化三铁和纳米银在磁场下形成纳米反光结构，增强催化剂的捕光性能，提升催化剂的催化降解性能，并且通过斜纹编织的方法制备精细镍网，使精细镍网的网孔更容易负载催化剂，精细镍网负载催化剂的过程中，利用通入惰性气体搅拌的方法取代机械搅拌，不仅避免了催化剂表面负载杂质，还利用上升的惰性气体将催化剂负载在精细镍网上，提高了负载效率，最后对催化剂表面进行改性，增强催化剂的催化降解性能。总之，本发明具有工艺设计合理、操作方便、制备得到的精细镍网催化降解效果好等优点。

附图说明

图1是本发明实施例4制备精细镍网表面负载催化剂的100倍显微图。

具体实施方式

为便于对本发明技术方案的理解，下面结合附图1和具体实施例对本发明做进一步的解释说明，实施例并不构成对发明保护范围的限定。

实施例1：一种用于有机物污染催化降解的精细镍网制备工艺，主要包括以下步骤：

s1：催化剂制备

配制浓度为1％的碳酸钠溶液，在磁力搅拌的条件下将碘化钴、二硫化钛添加至碳酸钠溶液中得到混合溶液a，碘化钴、二硫化钛与碳酸钠溶液的质量比为1:2:10，对所述混合溶液a超声分散处理10min得到分散溶液，升高所述分散溶液温度至30℃，然后继续在磁力搅拌的条件下将二氧化硅与五氧化二铌按照1:1的质量比加入至分散溶液中得到混合溶液b，二氧化硅与五氧化二铌的总质量为分散溶液质量的50％，将混合溶液b以3000r/min的转速搅拌30min，静置10h，过滤后烘干粉碎，得到催化剂粉末，粉碎得到的催化剂粉末粒径为80目；

s2：精细镍网制备

采用斜纹编织工艺将镍丝编织成精细镍网，镍丝纯度为99.6％、直径为0.2mm，精细镍网的网孔为方孔，且所述网孔的孔径为20目，配制浓度为33％的丙酮溶液和浓度为10％的氢氟酸溶液，将精细镍网先整体浸没在所述丙酮溶液中，超声处理丙酮溶液3min，取出精细镍网水洗后烘干，然后将精细镍网浸没在所述氢氟酸溶液中，超声处理氢氟酸溶液8min，取出精细镍网后用去离子水清洗，将清洗后的精细镍网浸泡在浓度为50％的氯化镍溶液中备用；

s3：精细镍网负载催化剂

将乙醇和去离子水按照5:1的比例混合得到混合溶液c，将s1制备得到的催化剂粉末加入至混合溶液c中，催化剂粉末与混合溶液c的质量比为1:2，超声处理混合溶液c20min，得到催化剂悬浊液，将s2制备得到的精细镍网从氯化镍溶液中取出并去离子水清洗，清洗后浸没在所述催化剂悬浊液中，加热所述催化剂悬浊液至30℃，预热处理3min，然后升高催化剂悬浊液温度至45℃，经催化剂悬浊液底部向催化剂悬浊液中通入惰性气体，惰性气体为纯度99.9％的氦气，利用上升的氦气对催化剂悬浊液进行搅拌，并且利用上升的氦气将催化剂负载在精细镍网上，通入氦气3h后取出精细镍网，烘干后得到负载催化剂的精细镍网；

s4：催化剂表面改性

将纳米银颗粒加入至去离子水中，去离子水的质量为纳米银颗粒的3倍，充分搅拌后得到纳米银分散液，70℃水浴加热所述纳米银分散液，保持搅拌和水浴加热温度，将纳米四氧化三铁粉末加入至纳米银分散液中，纳米四氧化三铁粉与纳米银颗粒的质量比为1:1，搅拌5min后静置反应1h得到表面改性溶液，然后将s3得到负载催化剂的精细镍网浸没在表面表面改性溶液中浸泡15h，浸泡结束后取出负载催化剂的精细镍网，在烘干炉中以35℃的温度干燥1h，然后在负载催化剂的精细镍网外围施加磁场，施加磁场的磁场强度为1.0t，并以50℃的温度烘干3h，使精细镍网上负载催化剂表面形成纳米反光结构，改变催化剂表面的捕光性能，得到负载改性催化剂的精细镍网。

实施例2：一种用于有机物污染催化降解的精细镍网制备工艺，主要包括以下步骤：

s1：催化剂制备

配制质量浓度为2％的碳酸钠溶液，在磁力搅拌的条件下将碘化钴、二硫化钛添加至碳酸钠溶液中得到混合溶液a，碘化钴、二硫化钛与碳酸钠溶液的质量比为1.1:2.5:10，对所述混合溶液a超声分散处理15min得到分散溶液，升高所述分散溶液温度至35℃，然后继续在磁力搅拌的条件下将二氧化硅与五氧化二铌按照1:1的质量比加入至分散溶液中得到混合溶液b，二氧化硅与五氧化二铌的总质量为分散溶液质量的55％，将混合溶液b以3500r/min的转速搅拌35min，静置11h，过滤后烘干粉碎，得到催化剂粉末，粉碎得到的催化剂粉末粒径为90目；

s2：精细镍网制备

采用斜纹编织工艺将镍丝编织成精细镍网，镍丝纯度为99.7％、直径为0.3mm，精细镍网的网孔为方孔，且所述网孔的孔径为30目，配制质量浓度为34％的丙酮溶液和质量浓度为11％的氢氟酸溶液，将精细镍网先整体浸没在所述丙酮溶液中，超声处理丙酮溶液4min，取出精细镍网水洗后烘干，然后将精细镍网浸没在所述氢氟酸溶液中，超声处理氢氟酸溶液9min，取出精细镍网后用去离子水清洗，将清洗后的精细镍网浸泡在浓度为55％的氯化镍溶液中备用；

s3：精细镍网负载催化剂

将乙醇和去离子水按照5.5:1的体积比混合得到混合溶液c，将s1制备得到的催化剂粉末加入至混合溶液c中，催化剂粉末与混合溶液c的质量比为1:2.5，超声处理混合溶液c25min，得到催化剂悬浊液，将s2制备得到的精细镍网从氯化镍溶液中取出并去离子水清洗，清洗后浸没在所述催化剂悬浊液中，加热所述催化剂悬浊液至35℃，预热处理4min，然后升高催化剂悬浊液温度至47℃，经催化剂悬浊液底部向催化剂悬浊液中通入惰性气体，惰性气体为纯度99.9％的氮气，利用上升的氮气对催化剂悬浊液进行搅拌，并且利用上升的氮气将催化剂负载在精细镍网上，通入氮气4h后取出精细镍网，先用99.9％纯度的氮气吹洗烘干炉，使烘干炉中充满氮气，将从催化剂悬浊液中取出精细镍网至于烘干炉中，升高烘干炉温度至45℃，在持续通入氮气的条件下保持温度35min，然后升高烘干炉中温度至80℃，烘干1h后得到负载催化剂的精细镍网；

s4：催化剂表面改性

将纳米银颗粒加入至去离子水中，去离子水的质量为纳米银颗粒的5倍，充分搅拌后得到纳米银分散液，75℃水浴加热所述纳米银分散液，保持搅拌和水浴加热温度，将纳米四氧化三铁粉末加入至纳米银分散液中，纳米四氧化三铁粉与纳米银颗粒的质量比为1:1，搅拌6min后静置反应1.5h得到表面改性溶液，然后将s3得到负载催化剂的精细镍网浸没在表面表面改性溶液中浸泡16h，浸泡结束后取出负载催化剂的精细镍网，在烘干炉中以36℃的温度干燥2h，然后在负载催化剂的精细镍网外围施加磁场，施加磁场的磁场强度为1.1t，并以55℃的温度烘干4h，使精细镍网上负载催化剂表面形成纳米反光结构，改变催化剂表面的捕光性能，得到负载改性催化剂的精细镍网。

实施例3：一种用于有机物污染催化降解的精细镍网制备工艺，主要包括以下步骤：

s1：催化剂制备

配制质量浓度为3％的碳酸钠溶液，在磁力搅拌的条件下将碘化钴、二硫化钛添加至碳酸钠溶液中得到混合溶液a，碘化钴、二硫化钛与碳酸钠溶液的质量比为1.2:2.8:10，对所述混合溶液a超声分散处理18min得到分散溶液，升高所述分散溶液温度至40℃，然后继续在磁力搅拌的条件下将二氧化硅与五氧化二铌按照1:1的质量比加入至分散溶液中得到混合溶液b，二氧化硅与五氧化二铌的总质量为分散溶液质量的55％，将混合溶液b以3800r/min的转速搅拌38min，静置12h，过滤后烘干粉碎，得到催化剂粉末，粉碎得到的催化剂粉末粒径为90目；

s2：精细镍网制备

采用斜纹编织工艺将镍丝编织成精细镍网，镍丝纯度为99.8％、直径为0.4mm，精细镍网的网孔为方孔，且所述网孔的孔径为40目，配制质量浓度为35％的丙酮溶液和质量浓度为12％的氢氟酸溶液，将精细镍网先整体浸没在所述丙酮溶液中，超声处理丙酮溶液5min，取出精细镍网水洗后烘干，然后将精细镍网浸没在所述氢氟酸溶液中，超声处理氢氟酸溶液80min，取出精细镍网后用去离子水清洗，将清洗后的精细镍网浸泡在浓度为58％的氯化镍溶液中备用；

s3：精细镍网负载催化剂

将乙醇和去离子水按照5.8:1的体积比混合得到混合溶液c，将s1制备得到的催化剂粉末加入至混合溶液c中，催化剂粉末与混合溶液c的质量比为1:2.8，超声处理混合溶液c28min，得到催化剂悬浊液，将s2制备得到的精细镍网从氯化镍溶液中取出并去离子水清洗，清洗后浸没在所述催化剂悬浊液中，加热所述催化剂悬浊液至38℃，预热处理5min，然后升高催化剂悬浊液温度至49℃，经催化剂悬浊液底部向催化剂悬浊液中通入惰性气体，惰性气体为纯度99.9％的氮气，利用上升的氮气对催化剂悬浊液进行搅拌，并且利用上升的氮气将催化剂负载在精细镍网上，通入氮气5h后取出精细镍网，烘干后得到负载催化剂的精细镍网；

s4：催化剂表面改性

将纳米银颗粒加入至去离子水中，去离子水的质量为纳米银颗粒的7倍，充分搅拌后得到纳米银分散液，78℃水浴加热所述纳米银分散液，保持搅拌和水浴加热温度，将纳米四氧化三铁粉末加入至纳米银分散液中，纳米四氧化三铁粉与纳米银颗粒的质量比为1:1，搅拌7min后静置反应2h得到表面改性溶液，然后将s3得到负载催化剂的精细镍网浸没在表面表面改性溶液中浸泡17h，浸泡过程中每间隔1h搅动表面改性溶液2min，浸泡结束后取出负载催化剂的精细镍网，在烘干炉中以37℃的温度干燥3h，然后在负载催化剂的精细镍网外围施加磁场，施加磁场的磁场强度为1.2t，并以58℃的温度烘干5h，使精细镍网上负载催化剂表面形成纳米反光结构，改变催化剂表面的捕光性能，得到负载改性催化剂的精细镍网。

实施例4：一种用于有机物污染催化降解的精细镍网制备工艺，主要包括以下步骤：

s1：催化剂制备

配制质量浓度为3％的碳酸钠溶液，在磁力搅拌的条件下将碘化钴、二硫化钛添加至碳酸钠溶液中得到混合溶液a，碘化钴、二硫化钛与碳酸钠溶液的质量比为1.3:3:10，对所述混合溶液a超声分散处理20min得到分散溶液，升高所述分散溶液温度至45℃，然后继续在磁力搅拌的条件下将二氧化硅与五氧化二铌按照1:1的质量比加入至分散溶液中得到混合溶液b，二氧化硅与五氧化二铌的总质量为分散溶液质量的60％，将混合溶液b以4000r/min的转速搅拌40min，静置12h，过滤后烘干粉碎，得到催化剂粉末，粉碎得到的催化剂粉末粒径为100目；

s2：精细镍网制备

采用斜纹编织工艺将镍丝编织成精细镍网，镍丝纯度为99.9％、直径为0.4mm，精细镍网的网孔为方孔，且所述网孔的孔径为50目，配制质量浓度为35％的丙酮溶液和质量浓度为12％的氢氟酸溶液，将精细镍网先整体浸没在所述丙酮溶液中，超声处理丙酮溶液5min，取出精细镍网水洗后烘干，然后将精细镍网浸没在所述氢氟酸溶液中，超声处理氢氟酸溶液10min，取出精细镍网后用去离子水清洗，将清洗后的精细镍网浸泡在浓度为60％的氯化镍溶液中备用；

s3：精细镍网负载催化剂

将乙醇和去离子水按照6:1的体积比混合得到混合溶液c，将s1制备得到的催化剂粉末加入至混合溶液c中，催化剂粉末与混合溶液c的质量比为1:3，超声处理混合溶液c30min，得到催化剂悬浊液，将s2制备得到的精细镍网从氯化镍溶液中取出并去离子水清洗，清洗后浸没在所述催化剂悬浊液中，加热所述催化剂悬浊液至40℃，预热处理5min，然后升高催化剂悬浊液温度至50℃，经催化剂悬浊液底部向催化剂悬浊液中通入惰性气体，惰性气体为纯度99.9％的氮气，利用上升的氮气对催化剂悬浊液进行搅拌，并且利用上升的氮气将催化剂负载在精细镍网上，通入氮气5h后取出精细镍网，先用99.9％纯度的氮气吹洗烘干炉，使烘干炉中充满氮气，将从催化剂悬浊液中取出精细镍网至于烘干炉中，升高烘干炉温度至50℃，在持续通入氮气的条件下保持温度45min，然后升高烘干炉中温度至90℃，烘干2h后得到负载催化剂的精细镍网；

s4：催化剂表面改性

将纳米银颗粒加入至去离子水中，去离子水的质量为纳米银颗粒的8倍，充分搅拌后得到纳米银分散液，80℃水浴加热所述纳米银分散液，保持搅拌和水浴加热温度，将纳米四氧化三铁粉末加入至纳米银分散液中，纳米四氧化三铁粉与纳米银颗粒的质量比为1:1，搅拌8min后静置反应2h得到表面改性溶液，然后将s3得到负载催化剂的精细镍网浸没在表面表面改性溶液中浸泡18h，浸泡过程中每间隔1h搅动表面改性溶液2min，浸泡结束后取出负载催化剂的精细镍网，在烘干炉中以37℃的温度干燥3h，然后在负载催化剂的精细镍网外围施加磁场，施加磁场的磁场强度为1.2t，并以60℃的温度烘干5h，使精细镍网上负载催化剂表面形成纳米反光结构，改变催化剂表面的捕光性能，得到负载改性催化剂的精细镍网。

实验例1：研究实施例1-4精细镍网表面负载催化剂的比表面积

分别对实施例1-4制备得到负载改性催化剂的精细镍网进行比表面积分析，分析结果如表1所示，

表1实施例1-4制备得到负载改性催化剂的精细镍网比表面积对比表

结论：结合附图1和表1可以明显看出，利用实施例4提供方法制备得到负载改性催化剂的精细镍网具有更大的比表面积，催化剂的催化效率等于电荷分离能力与捕光效率的乘积，比表面积大就表明捕光能力强，相同面积下催化效率更高，有利于提升催化剂的催化降解性能。

实验例2：研究实施例1-4精细镍网对有机污染物的催化降解性能

实验对象：实施1-4中分别制备得到负载改性催化剂的精细镍网作为实验组、现有技术中负载稀土元素镧掺杂氧化锌薄膜光催化剂的金属泡沫镍网作为对照组和一组不负载催化剂的镍网作为空白对照组；

实验条件：取含有机污染物的废水。均匀分成6份，分别利用实施1-4中分别制备得到负载改性催化剂、负载稀土元素镧掺杂氧化锌薄膜光催化剂的金属泡沫镍网和不负载催化剂的镍网作为分解有机污染物的光催化剂，其余条件相同，催化分解相同时间后，分析废水中有机污染物的含量；

实验结果：试验分析结果如表2所示，

表2有机污染物催化降解效果对比表

结论：由于实施例1-4对催化剂表面进行改性，增强催化剂的催化降解性能，通过施加磁场使精细镍网上负载催化剂表面的纳米四氧化三铁和纳米银在磁场下形成纳米反光结构，增强催化剂的捕光性能，提升催化剂的催化降解性能，所以，实施例1-4的对有机污染物的降解效果优于现有技术，并且，实施例4制备得到负载改性催化剂的精细镍网对有机污染物的降解效果在各个时间段都是最好的，并且明显优于现有技术。