恭喜河南师范大学;河南冠宇环保科技有限公司陈向获国家专利权
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龙图腾网恭喜河南师范大学;河南冠宇环保科技有限公司申请的专利一种复合型氧化颗粒滤料及其制备方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119971625B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-20发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510459721.7,技术领域涉及:B01D39/02;该发明授权一种复合型氧化颗粒滤料及其制备方法是由陈向;李瑞丽;朱召军;刘京华;王送恩;严世珂;张梦梦;张晨曦;杨春洁;张丽君设计研发完成,并于2025-04-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种复合型氧化颗粒滤料及其制备方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种复合型氧化颗粒滤料及其制备方法,具体涉及氧化颗粒滤料技术领域,该滤料以二氧化铈‑四氧化三钴‑氧化镍的三元复合氧化物为核心材料,具有分级孔道结构,并在表面涂覆有pH响应性涂层,制备方法包括S1、生物模板预处理,S2、溶胶‑凝胶合成,S3、分级孔道构建,S4、表面改性。本发明以二氧化铈‑四氧化三钴‑氧化镍三元复合氧化物为核心,借助分级孔道、表面铜纳米颗粒及内部上转换纳米粒子,在可见光和红外光下高效降解污染物,而表面接枝的季铵盐类化合物抗菌性佳,能抑制微生物滋生,延长滤料寿命,整体制备工艺适合工业化生产。
本发明授权一种复合型氧化颗粒滤料及其制备方法在权利要求书中公布了:1.一种复合型氧化颗粒滤料的制备方法,其特征在于:所述滤料颗粒呈规则球形,粒径分布在0.5-2mm之间,以二氧化铈-四氧化三钴-氧化镍的三元复合氧化物为核心材料,具有分级孔道结构,并在表面涂覆有厚度为50-100nm的pH响应性涂层;所述二氧化铈、四氧化三钴和氧化镍在三元复合氧化物中的摩尔比为5:3:2;分级孔道结构包括大孔、介孔和微孔,其中,大孔孔径为50-500nm,介孔孔径为2-50nm,微孔孔径小于2nm,且滤料的比表面积≥200m²g;pH响应性涂层由聚甲基丙烯酸与氧化石墨烯复合而成;滤料表面负载有铜纳米颗粒,所述铜纳米颗粒的粒径为5-10nm,负载量为5wt%;滤料内部均匀分散有碳纳米管,碳纳米管的质量占滤料总质量的1%-3%,用于增强滤料的机械强度以及电子传导能力,提升催化反应效率;滤料内部掺杂有上转换纳米粒子,用于将红外光转换为可见光,提高滤料在可见光及红外光下对污染物的降解能力,掺杂量为0.5wt%-2wt%;滤料表面接枝有具有抗菌性能的季铵盐类化合物,接枝率为0.2mmolg-0.5mmolg,用于滤料在净化污染物的同时具备抗菌功能,抑制微生物在滤料表面滋生,上述滤料具体包括以下制备的步骤:S1、生物模板预处理,S1.1、将细菌纤维素浸泡于浓度均为0.1-0.5molL的硝酸铈、硝酸钴和硝酸镍混合溶液中,搅拌24h,使金属离子负载于模板孔隙;S1.2、在生物模板预处理前,对细菌纤维素进行表面亲水化处理,将其浸泡在质量分数为3%-5%的硅烷偶联剂水溶液中,浸泡时间为3-5h,之后用去离子水冲洗干净并烘干;S2、溶胶-凝胶合成,S2.1、向S1.1步骤的溶液中加入摩尔比为1:1-1:3的柠檬酸与乙二醇,调节pH至6-7,形成溶胶;S2.2、同时,将经过超声分散处理的碳纳米管悬浮液加入溶胶中,碳纳米管的添加量按最终占滤料总质量的1%-3%进行控制,碳纳米管悬浮液的超声分散频率为30-50kHz,时间20-40min;S2.3、随后微波加热,功率为500W,时间为10min,促进凝胶化,形成前驱体;S2.4、在溶胶-凝胶合成完成后,对形成的前驱体进行喷雾干燥处理,进风温度控制在180-220℃,出风温度控制在80-100℃,使前驱体形成粒径均一的球形颗粒,通过振动筛筛选出粒径在0.3-0.8mm范围内的颗粒;S3、分级孔道构建,S3.1、将S2.4步骤中筛选出的颗粒冷冻干燥,在氮气氛围中于600℃煅烧4h,去除生物模板,形成分级多孔结构;S3.2、之后,将分级多孔结构浸泡于含有上转换纳米粒子的溶液中,溶液浓度根据上转换纳米粒子最终掺杂量为0.5wt%-2wt%进行调配,浸泡温度保持在40-60℃,时间为8-12h,使上转换纳米粒子均匀掺杂到滤料中,赋予滤料光热转换功能;S3.3、在分级孔道构建完成后,对分级多孔结构进行脉冲电场处理,电场强度为1-3kVcm,脉冲频率为10-20Hz,处理时间为5-10min;S3.4、对分级多孔结构进行真空退火处理,真空度为10-3-10-2Pa,退火温度为400-500℃,时间为2-3h;S4、表面改性,S4.1、采用化学还原法负载铜纳米颗粒于颗粒表面,还原剂为硼氢化钠,其中,硼氢化钠与铜离子的摩尔比为2:1-4:1;S4.2、然后进行层层自组装处理,在涂覆聚甲基丙烯酸和氧化石墨烯的复合涂层之前,先在滤料表面交替吸附带正电荷的聚电解质和带负电荷的功能性纳米粒子,每一层的吸附时间为10-20min,形成多层复合结构;S4.3、完成层层自组装后,将滤料浸泡于含有季铵盐类化合物的接枝溶液中,接枝溶液浓度为0.5-1.5molL,反应温度为50-70℃,反应时间为3-5h,使滤料表面接枝率达到0.2mmolg-0.5mmolg,赋予滤料抗菌性能;S4.4、最后通过静电纺丝技术涂覆聚甲基丙烯酸和氧化石墨烯复合涂层,形成pH响应性涂层,纺丝电压为10-20kV,纺丝距离为10-15cm,纺丝溶液的流速为0.5-1.5mLh,在静电纺丝涂覆聚甲基丙烯酸和氧化石墨烯复合涂层的过程中,在纺丝溶液中添加质量分数为0.5%-2%的纳米二氧化钛,在静电纺丝完成后,对涂覆好pH响应性涂层的滤料进行紫外线固化处理,紫外线波长为254nm,照射时间为15-30min。
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