CN109137009A - 一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法 - Google Patents

一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109137009A
CN109137009A CN201811156287.1A CN201811156287A CN109137009A CN 109137009 A CN109137009 A CN 109137009A CN 201811156287 A CN201811156287 A CN 201811156287A CN 109137009 A CN109137009 A CN 109137009A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnesium hydroxide
sample
pulse electrodeposition
porous magnesium
concentration
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.)
Granted
Application number
CN201811156287.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109137009B (zh
Inventor
李洪义
李丹丹
王金淑
祖冠男
刘少静
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.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
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 Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201811156287.1A priority Critical patent/CN109137009B/zh
Publication of CN109137009A publication Critical patent/CN109137009A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109137009B publication Critical patent/CN109137009B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/26—Anodisation of refractory metals or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/42—Electroplating: Baths therefor from solutions of light metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/18—Electroplating using modulated, pulsed or reversing current
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/38—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of refractory metals or nickel

Abstract

一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法，属于污水处理用吸附材料的技术领域。在二氧化钛纳米管上用脉冲电沉积的方法制备多孔氢氧化镁。本发明提供的脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的技术，可以大幅度提高铬离子吸附率，且安全稳定易于回收，为解决传统纳米氢氧化镁难回收和易团聚问题提供了一条新的有效措施。

Description

一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法
技术领域
本发明涉及一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法，属于污水处理用吸附材料的技术领域。
背景技术
随着科学技术的日益发展，性能多且绿色环保的功能化材料成为了人们研发和生产的主要目的之一。氢氧化镁是一种比表面积大，活性位点强的弱碱性环保型吸附剂，由于较强的溶液缓冲效果和粒子吸附能力强且使用安全等特点，使其在环保领域有着十分巨大的发展潜力。传统的氢氧化镁比表面小，吸附能力有限，纳米级的氢氧化镁比表面大，吸附性能好，但易于团聚，同时传统氢氧化镁多为粉末，难于回收。基于难回收和易团聚量大问题，本发明提出用脉冲电沉积的技术在二氧化钛纳米管上沉积出纳米多孔氢氧化镁膜状物质。其多孔的形貌有极大的表面积，能够快速吸附测试溶液中Cd2+，同时膜状的氢氧化镁易于回收和二次利用，避免了二次污染，具有很强的现实意义。其中脉冲电沉积方法操作简便，成本低、效率高。
发明内容
本发明一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法，利用阳极氧化技术在金属钛上制备高度有序的二氧化钛纳米管阵列，采用脉冲电沉积方法在二氧化钛纳米管阵列上沉积多孔氢氧化镁。所制备的样品进行Cd2+吸附性能测试，其中40ppm的Cd2+测试溶液吸附量最大可达99.5％,三种沉积时间的样品吸附量均达到99％以上，70ppm的测试溶液吸附量最大可达到90％，三种沉积时间的样品的吸附量均达到83％以上。本发明提供的脉冲电沉积制备的多孔氢氧化镁的技术，可以大幅度提高氢氧化镁的比表面积，提高Cd2+离子吸附率，且安全稳定易于回收，避免造成二次污染，为解决传统氢氧化镁难回收和易团聚提供了一条新的有效措施。
本发明提供的制备方法，包括以下步骤：
(1)金属钛片预处理：金属钛片表面油污与储存过程中产生的氧化层通过物理超声与化学酸洗过程去除；优选具体采用洗洁精清洗，乙醇、去离子水超声，取出烘干后酸洗，酸洗液优选为HF(分析纯)、HNO3(分析纯)、H2O(优选1:3:6体积比)的混合溶液，酸洗后在去离子水中超声10min，烘干备用；
(2)阳极氧化：步骤(1)预处理的金属钛片在含有氟离子的无机溶液中阳极氧化。氧化结束后取出样品，用去离子水冲洗，烘干，备用；优选阳极氧化采用的无机溶液为每3gNH4HF2、57.515gNH4H2PO3对应1LH2O形成的混合溶液；
(3)热处理：步骤(2)得到的样品在管式炉中450℃热处理，升温速率2℃min-1，保温2h，随炉冷却至室温。
(4)脉冲电沉积：热处理后的样品切割成长方形，用松香石蜡把铜导线与其中一面密封在一起，将样品放在配制好的电解液中，电解液的成分为硝酸镁与醋酸钠；样品为正电极，金属铂片为负电极，电压设置成10ma、-15ma，脉冲时间2ms，沉积时间1-10min；观察到样品表面出现明显变化，随着时间延长样品表面出现肉眼可见的白色膜状物质。
电解液中硝酸镁的浓度为0.05-2mol/L、醋酸钠的浓度为0.05-2mol/L，优选硝酸镁的浓度为0.1mol/L、醋酸钠的浓度为0.1mol/L。
性能测试：本发明制得的氢氧化镁为弯曲的层片状氢氧化镁连接组成蓬松的三维多孔膜，进一步组成纳米多孔薄膜状，用于吸附污水中的重金属离子Cd2+；采用硫酸铬为铬源，配制40ppm与70ppm两种浓度的测试溶液，将步骤(4)脉冲电沉积制备的样品完全浸入溶液中，进行适当转速的磁力搅拌，吸附0-4h，取吸附后的溶液进行ICP测定Cd2+浓度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
利用阳极氧化技术在金属钛片上制备高度有序的二氧化钛纳米管阵列，采用脉冲电沉积的方法在二氧化钛纳米管上沉积出多孔状氢氧化镁膜状结构。所制备的样品进行吸附性能测试，在适当搅拌下，吸附1h时，40ppm的Cd2+测试溶液吸附量最大可达到99.5％，三种沉积时间的样品的吸附量均达到99％以上，70ppm的测试溶液吸附量最大可达到90％，三种沉积时间的样品的吸附量均达到83％以上。步骤(4)中固载多孔状氢氧化镁的基底是一种疏松的二氧化钛纳米管阵列，阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管与脉冲电沉积产生的氢氧化镁结合，改变了氢氧化镁的形貌，成功制备出多孔状氢氧化镁。本发明得到的氢氧化镁为层片状组成的多孔状薄膜结构，技术方案重复性好，效果优异、明显。
附图说明
本发明有四个附图，现分别说明如下：
图1：脉冲电沉积1min的多孔氢氧化镁的SEM图；
图2：脉冲电沉积3min的多孔氢氧化镁的SEM图；
图3：脉冲电沉积5min的多孔氢氧化镁的SEM图；
图4：脉冲电沉积后XRD衍射图谱。
具体实施方式
以下举例说明本发明脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法的具体实施方式，但本发明不限于以下实施例。
以下实施例中预处理后的金属钛片采用阳极氧化法制备高度有序的二氧化钛纳米管：在含有氟离子的无机溶液中进行阳极氧化(无机溶液为3gNH4HF2、57.515gNH4H2PO3、1LH2O的混合溶液)，氧化电压20V,氧化30min，氧化电压10V，氧化10min，氧化电压20V,再氧化30min，氧化电压10V，再氧化10min，最后氧化电压20V，氧化4h，将样品取出，用去离子水冲洗，烘干备用。电解液中硝酸镁的浓度为0.1mol/L、醋酸钠的浓度为0.1mol/L。
实施例1
将金属钛片超声10min、酸洗处理，在含有氟离子的无机溶液体系中阳极氧化4h，经450℃热处理后超声烘干，将热处理后的样品切割成1×1㎝2的正方形，用松香石蜡把铜导线与其中一面密封在一起，将样品放在配制好的电解液中，电解液的成分为硝酸镁与醋酸钠。样品为正电极，金属铂片为负电极，电压设置成10ma、-15ma，时间为2ms，沉积时间1min，
实施例2
将金属钛片超声10min、酸洗处理，在含有氟离子的无机溶液体系中阳极氧化4h，经450℃热处理后超声烘干，将热处理后的样品切割成1×1㎝2的正方形，用松香石蜡把铜导线与其中一面密封在一起，将样品放在配制好的电解液中，电解液的成分为硝酸镁与醋酸钠。样品为正电极，金属铂片为负电极，电压设置成10ma、-15ma，时间为2ms，沉积时间3min，
实施例3
将金属钛片超声10min、酸洗处理，在含有氟离子的无机溶液体系中阳极氧化4h，经450℃热处理后超声烘干，将热处理后的样品切割成1×1㎝2的正方形，用松香石蜡把铜导线与其中一面密封在一起，将样品放在配制好的电解液中，电解液的成分为硝酸镁与醋酸钠。样品为正电极，金属铂片为负电极，电压设置成10ma、-15ma，时间为2ms，沉积时间5min，
上述实施例重复性好，实施例1-3得到基本相同的技术效果，脉冲电沉积后的多孔氢氧化镁SEM图见图1、图2、图3，脉冲电沉积后的氢氧化镁的XRD衍射图见图4，吸附性能测试结果见列表1和列表2。
表1实施例2吸附Cd2+(40ppm)性能测试汇总表
表2实施例2吸附Cd2+(70ppm)性能测试汇总表

Claims (6)

1.一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)金属钛片预处理：金属钛片表面油污与储存过程中产生的氧化层通过物理超声与化学酸洗过程去除；
(2)阳极氧化：步骤(1)预处理的金属钛片在含有氟离子的无机溶液中阳极氧化。氧化结束后取出样品，用去离子水冲洗，烘干，备用；优选阳极氧化采用的无机溶液为每3gNH4HF2、57.515gNH4H2PO3对应1LH2O形成的混合溶液；
(3)热处理：步骤(2)得到的样品在管式炉中450℃热处理，升温速率2℃min-1，保温2h，随炉冷却至室温。
(4)脉冲电沉积：热处理后的样品切割成长方形，用松香石蜡把铜导线与其中一面密封在一起，将样品放在配制好的电解液中，电解液的成分为硝酸镁与醋酸钠；样品为正电极，金属铂片为负电极，电压设置成10ma、-15ma，脉冲时间为2ms，沉积时间1-10min；观察到样品表面出现明显变化，随着时间延长样品表面出现肉眼可见的白色膜状物质。
2.按照权利要求1所述的一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法，其特征在于，步骤(1)具体采用洗洁精清洗，乙醇、去离子水超声，取出烘干后酸洗，酸洗液优选为HF(分析纯)、HNO3(分析纯)、H2O体积比1:3:6的混合溶液，酸洗后在去离子水中超声10min，烘干备用。
3.按照权利要求1所述的一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法，其特征在于，电解液中硝酸镁的浓度为0.05-2mol/L、醋酸钠的浓度为0.05-2mol/L。
4.按照权利要求1所述的一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法，其特征在于，电解液中硝酸镁的浓度为0.1mol/L、醋酸钠的浓度为0.1mol/L。
5.按照权利要求1-4任一项所述的方法制备得到的多孔氢氧化镁，为弯曲的层片状氢氧化镁连接组成蓬松的三维多孔膜。
6.按照权利要求1-4任一项所述的方法制备得到的多孔氢氧化镁的应用，用于吸附污水中的重金属离子Cd2+。
CN201811156287.1A 2018-09-28 2018-09-28 一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法 Active CN109137009B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811156287.1A CN109137009B (zh) 2018-09-28 2018-09-28 一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811156287.1A CN109137009B (zh) 2018-09-28 2018-09-28 一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109137009A true CN109137009A (zh) 2019-01-04
CN109137009B CN109137009B (zh) 2021-02-05

Family

ID=64814116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811156287.1A Active CN109137009B (zh) 2018-09-28 2018-09-28 一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109137009B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113463156A (zh) * 2021-07-23 2021-10-01 中国科学院青海盐湖研究所 一种氢氧化镁膜层及其制备方法与***

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4246075A (en) * 1979-03-19 1981-01-20 Marine Resources Company Mineral accretion of large surface structures, building components and elements
CN1958851A (zh) * 2006-09-29 2007-05-09 浙江大学 一种含有微观形貌为花状晶体的氢氧化镁薄膜的制备方法
CN102834551A (zh) * 2011-03-08 2012-12-19 纳米及先进材料研发院有限公司 制造白色阳极氧化铝的方法
CN104789957A (zh) * 2015-03-12 2015-07-22 天津大学 一种镁合金表面花状羟基磷灰石涂层的微波制备方法
CN106086990A (zh) * 2016-08-04 2016-11-09 北京工业大学 一种多孔氧化钛薄膜固载二硫化钼的方法
CN106757247A (zh) * 2016-12-02 2017-05-31 北京工业大学 一种二氧化钛纳米管阵列固载花状氢氧化镁的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4246075A (en) * 1979-03-19 1981-01-20 Marine Resources Company Mineral accretion of large surface structures, building components and elements
CN1958851A (zh) * 2006-09-29 2007-05-09 浙江大学 一种含有微观形貌为花状晶体的氢氧化镁薄膜的制备方法
CN102834551A (zh) * 2011-03-08 2012-12-19 纳米及先进材料研发院有限公司 制造白色阳极氧化铝的方法
CN104789957A (zh) * 2015-03-12 2015-07-22 天津大学 一种镁合金表面花状羟基磷灰石涂层的微波制备方法
CN106086990A (zh) * 2016-08-04 2016-11-09 北京工业大学 一种多孔氧化钛薄膜固载二硫化钼的方法
CN106757247A (zh) * 2016-12-02 2017-05-31 北京工业大学 一种二氧化钛纳米管阵列固载花状氢氧化镁的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭忠诚等: "《脉冲复合电沉积的理论与工艺》", 30 June 2009, 冶金工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113463156A (zh) * 2021-07-23 2021-10-01 中国科学院青海盐湖研究所 一种氢氧化镁膜层及其制备方法与***

Also Published As

Publication number Publication date
CN109137009B (zh) 2021-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021213338A1 (zh) 一种具有多层级孔洞结构的磷化镍复合物及其制备方法和应用
CN108905646B (zh) 石墨烯pvdf复合导电超滤膜及制备和污染物去除方法
CN110970630B (zh) 一种CuO纳米片及其自上而下的制备方法与应用
CN106119927B (zh) 电化学处理制备各向异性油水分离铜网的方法
CN105719852A (zh) 三维纳米多孔石墨烯/二氧化锰复合电极材料的制备方法
El Boraei et al. Black binary nickel cobalt oxide nano-powder prepared by cathodic electrodeposition; characterization and its efficient application on removing the Remazol Red textile dye from aqueous solution
CN103832997A (zh) 石墨烯/炭黑复合材料及制备方法和应用
CN104818503A (zh) 一种三维网络结构多孔铜全透膜的制备方法
CN104841287A (zh) 一种多功能分等级油水分离复合膜材料的制备方法
CN102277607B (zh) 一种孔径和厚度可控、通孔阳极氧化铝膜的制备方法
CN109647397B (zh) 一种利用三氧化钨变色性能制备三氧化钨/Pt纳米复合材料的方法
Norouzi et al. Using fast Fourier transformation continuous cyclic voltammetry method for new electrodeposition of nano-structured lead dioxide
Zheng et al. Zinc oxide nanosheet decorated self-supporting hierarchical porous wood carbon electrode for efficient capacitive deionization defluorination
CN104941458B (zh) 一种多功能分等级油水分离材料的制备方法
CN109137009A (zh) 一种脉冲电沉积制备多孔氢氧化镁的方法
CN105040069B (zh) 一种电化学阳极氧化法制备多孔纳米材料Na6Mo7O24·14H2O的方法
CN106757247A (zh) 一种二氧化钛纳米管阵列固载花状氢氧化镁的方法
CN105551953B (zh) 一种湿法化学刻蚀制备黑硅的方法
Wang et al. Corrugated paper-based activated carbon as a bifunctional material for the electrocatalytic degradation and high-performance supercapacitors
CN112062230A (zh) 电极材料及其制备方法、用于电容去离子化的电极、应用
Sun et al. Facile synthesis of Pr (OH) 3 nanostructures and their application in water treatment
CN109876838B (zh) 一种钛基MXene相多相催化材料及其制备方法和应用
TWI627316B (zh) 一種具有奈米或次微米孔洞的管狀鋁陽極處理膜的製作方法
CN107794556B (zh) 一种质子交换膜燃料电池用铝合金双极板的表面改性方法
JP7441855B2 (ja) 電気活性化により高度に活性化された電極の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant