O復(fù)合型可見光催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種凹凸棒石黏土 -T12-Cu2O復(fù)合型可見光催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]抗生素作為人們?nèi)粘Ｉ罱佑|最為頻繁、用量最大的殺菌性藥物，能夠穿過細(xì)胞膜的親脂性基團(tuán)，有較高的穩(wěn)定性，易于產(chǎn)生生物累積。一些廢水中含有對(duì)生化反應(yīng)嚴(yán)重抑制的物質(zhì)，使生化法面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)。通過光催化的方法，能夠在足夠的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)將有毒有機(jī)物礦化成為0)2和H 20，并可能利用廉價(jià)并且綠色的太陽光，是解決目前的環(huán)境惡化和能源危機(jī)的一個(gè)重要途徑。
[0003]T12因其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、低毒性、價(jià)廉易得、光催化活性較高的特點(diǎn)，成為目前光催化材料的研宄熱點(diǎn)之一。然而，T12本身禁帶寬度較寬，只吸收波長λ < 387nm的紫外光，而且其對(duì)有機(jī)物的吸附能力差，量子效率低，光生電子和電子空穴容易復(fù)合，使其光降解效率并不高。研宄人員采用改變微觀結(jié)構(gòu)CN103641165A、復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)CN101914248A、吸附性載體負(fù)載，環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21(1):123?125 ;硅酸鹽學(xué)報(bào)，2006，34 (7):823?826 ； Journal of Hazardous Materials, 2010,176:884 ?892、負(fù)載貴金屬 ChemicalEngineering Journal，2013，5:1877 ?1885、離子慘雜 Applied Catalysis A:General,2011，399:252 ?261 ；Chemical Engineering Journal，2011，172:615 ?622 等方法對(duì)T12進(jìn)行修飾，增強(qiáng)其對(duì)可見光的響應(yīng)，充分利用太陽光、提高光催化降解效率。其中以半導(dǎo)體復(fù)合改性居多。
[0004]凹凸棒石黏土，是以凹凸棒石為主要成分的一種多孔型鏈層狀含水富鎂鋁硅酸鹽類黏土礦物，具有多孔，比表面積大，強(qiáng)離子交換活性、“熱穩(wěn)定性、吸附性、流變性、傳質(zhì)性”好，機(jī)械強(qiáng)度高、應(yīng)用成本低等特點(diǎn)，既是金屬氧化物催化劑的優(yōu)良載體，又是金屬離子較好的吸附介質(zhì)。
[0005]目前缺乏一種具有對(duì)可見光響應(yīng)且催化降解效率高的凹凸棒石黏土 -T12-Cu2O復(fù)合型可見光催化劑的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有對(duì)可見光響應(yīng)且催化降解效率高的凹凸棒石黏土 -T12-Cu2O復(fù)合型可見光催化劑的制備方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):本發(fā)明提供了一種凹凸棒石黏土 -T12-Cu2O復(fù)合型可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)酸化凹凸棒石黏土的制備:將凹凸棒石黏土分散在去離子水中，攪拌，傾瀉法除沙；將凹凸棒石黏土在稀鹽酸中浸泡，經(jīng)攪拌和分散，制得酸化凹凸棒石黏土 ；
[0009](2)凹凸棒石黏土 _1102催化材料的制備:通過原位溶膠-凝膠工藝將鈦酸四丁酯-乙醇溶液加入到酸化的凹凸棒石黏土中，攪拌均勻，滴加乙醇-水溶液，攪拌、陳化、抽濾、干燥、研磨、焙燒，制得凹凸棒石黏土 -打02催化材料；
[0010](3)凹凸棒石黏土 -T12-Cu2O復(fù)合光催化劑的制備:將三水硝酸銅溶液加入到凹凸棒石黏土 -T12催化材料中，加入氫氧化鈉溶液，攪拌，采用水合肼進(jìn)行還原，攪拌、抽濾、水洗、干燥、研磨、焙燒，制得凹凸棒石黏土 -T12-Cu2O復(fù)合型可見光催化劑。
[0011]進(jìn)一步地，在步驟(I)中，將凹凸棒石黏土分散在30?50倍量的去離子水中，攪拌，用傾瀉法去除沉降在底部的泥沙，重復(fù)操作3次，抽濾；凹凸棒石黏土與稀鹽酸溶液的比例為I g:1OmL，將凹凸棒石黏土加入到稀鹽酸溶液中，攪拌，取上層混合物，抽濾、水洗、干燥，制得酸化凹凸棒石黏土；
[0012]在步驟(2)中，將鈦酸四丁酯溶解在乙醇中，在攪拌下加入到酸化凹凸棒石黏土中，然后以I滴/秒的速度滴加乙醇-水溶液，硝酸調(diào)節(jié)pH為3?5，攪拌2?5h，陳化24h，抽濾，50?80 °C干燥，研磨后放入馬弗爐中300?600°C焙燒3?6h，制得凹凸棒石黏土 -!!(^催化材料；
[0013]在步驟(3)中，將三水硝酸銅水溶液加入到凹凸棒石黏土-T12催化材料中，加入氫氧化鈉溶液，攪拌30min，滴加水合肼溶液，攪拌2?5h，抽濾，并用去離子水洗滌，50?80°C真空干燥，研磨后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于管式爐中250?400°C焙燒3?6h，制得凹凸棒石黏土 -T12-Cu2O復(fù)合型可見光催化劑。
[0014]進(jìn)一步地，在步驟(I)中，稀鹽酸溶液濃度為0.1?lmol/L，攪拌時(shí)間為2?3h。
[0015]更進(jìn)一步地，在步驟⑵中，乙醇-水溶液體積比為60?80 %，凹凸棒石黏土:鈦酸四丁醋:乙醇:乙醇-水溶液的比例為Ig:1?5mL:5mL: 10mL。
[0016]進(jìn)一步地，在步驟(3)中，Cu和Ti物質(zhì)的量比為1:1?5，氫氧化鈉溶液的濃度為3?6mol/L，水合肼溶液的濃度為I?4mol/L0
[0017]有益效果:本發(fā)明使本來只對(duì)紫外光響應(yīng)的T12經(jīng)復(fù)合后在可見光區(qū)有響應(yīng)，催化降解效率高，可以利用可見光降解有機(jī)物，同時(shí)負(fù)載了 T1jP Cu2O兩種半導(dǎo)體化合物，催化組分活性高。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)利用凹凸棒石黏土多孔、比表面積大、對(duì)有機(jī)物有良好的吸附性能的特點(diǎn)，增加光催化劑與有機(jī)物的接觸，提高光催化效果；
[0020](2)凹凸棒石黏土機(jī)械強(qiáng)度高，是金屬氧化物催化劑的優(yōu)良載體，原料易購買，應(yīng)用成本低，同時(shí)拓寬了凹凸棒石黏土的應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0021]圖1為凹凸棒石黏土 ATP及實(shí)施例3中制備的凹凸棒石黏土-T12-Cu2O的EDS圖；
[0022]圖2為凹凸棒石黏土 TAP及實(shí)施例3中制備的凹凸棒石黏土-T12-Cu2O的XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，這些實(shí)施例不能理解為是對(duì)技術(shù)解決方案的限制。
[0024]本發(fā)明的一種凹凸棒石黏土 -T12-Cu2O復(fù)合型可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0025](I)酸化凹凸棒石黏土的制備:將凹凸棒石黏土分散在30?50倍量的去離子水中，攪拌，用傾瀉法去除沉降在底部的泥沙，重復(fù)操作3次，抽濾；凹凸棒石黏土與稀鹽酸溶液的比例為lg:1OmL,將凹凸棒石黏土加入到稀鹽酸溶液中，攪拌，取上層混合物，抽濾、水洗、干燥，制得酸化凹凸棒石黏土 ；稀鹽酸溶液濃度為0.1?lmol/L，攪拌時(shí)間為2?3h。
[0026](2)凹凸棒石黏土 _1102催化材料的制備:將鈦酸四丁酯溶解在乙醇中，在攪拌下加入到酸化凹凸棒石黏土中，然后以I滴/秒的速度滴加乙醇-水溶液，硝酸調(diào)節(jié)pH為3?5，攪拌2?5h，陳化24h，抽濾，50?80°C干燥，研磨后放入馬弗爐中300?600°C焙燒3?6h，制得凹凸棒石黏土 _1102催化材料；乙醇-水溶液體積比為60?80%，凹凸棒石黏土:鈦酸四丁醋:乙醇:乙醇-水溶液的比例為Ig:1?5mL:5mL: 10mL。
[0027](3)凹凸棒石黏土 -T12-Cu2O復(fù)合光催化劑的制備:將三水硝酸銅水溶液加入到凹凸棒石黏土 -T12催化材料中，加入氫氧化鈉溶液，攪拌30min，滴加水合肼溶液，攪拌2?5h，抽濾，并用去離子水洗滌，50?80°C真空干燥，研磨后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于管式爐中250?400°C焙燒3?6h，制得凹凸棒石黏土 -T12-Cu2O復(fù)合型可見光催化劑。Cu和Ti物質(zhì)的量比為1:1?5，氫氧化鈉溶液的濃度為3?6mol/L，水合肼溶液的濃度為I?4mol/L0
[0028]實(shí)施例1
[0029](I)將5g凹凸棒石黏土分散在150mL的去離子水中，攪拌，用傾瀉法去除沉降在底部的泥沙，重復(fù)操作3次，抽濾；向凹凸棒石黏土中加入0.lmol/L鹽酸50mL，攪拌2h取上層混合物，抽濾、水洗、80°C干燥，得酸化凹凸棒石黏土 ；
[0030](2)將2mL鈦酸四丁酯溶解在1mL乙醇溶液中，在緩慢攪拌下加入到2g酸化凹凸棒石黏土中，然后以I滴/秒的速度滴加20mL的80 %乙醇-水溶液，硝酸調(diào)節(jié)pH = 3，攪拌2h，陳化24h，抽濾，50°C干燥，研磨后放入馬弗爐中300°C焙燒3h，得凹凸棒石黏土 -T12催化材料；
[0031](3)稱取0.274g Cu(NO3)2.3Η20溶解于50mL水中，在攪拌下加入到步驟⑵的凹凸棒石黏土 -T12催化材料中，加入3mol/L的氫氧化鈉溶液5mL，攪拌30min，滴加lmol/L的水合肼溶液5mL，攪拌2h，抽濾，并用去離子水洗滌，50°C真空干燥，研磨后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于管式爐中250°C焙燒3h，得凹凸棒石黏土 -T12-Cu2O復(fù)合光催化劑。
[0032]實(shí)施例2
[0033]實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于:在步驟(I)中，將5g凹凸棒石黏土分散在200mL的去離子水中，攪拌，用傾瀉法去除沉降在底部的泥沙，重復(fù)操作3次，抽濾；向凹凸棒石黏土中加入0.2mol/L鹽酸50mL，攪拌2.5h取上層混合物，抽濾、水洗、80°C干燥，得酸化凹凸棒石黏土 ；
[0034]在步驟⑵中，將6mL鈦酸四丁酯溶解在1mL乙醇溶液中，在緩慢攪拌下加入到2g酸化凹凸棒石黏土中，然后以I滴/秒的速度滴加20mL的75%乙醇-水溶液，硝酸調(diào)節(jié)pH = 4，攪拌3h，陳化24h，抽濾，60 °C干燥，研磨后放入馬弗爐中400 °C焙燒4h，得凹凸棒石黏土 -T12催化材料；
[0035]在步驟(3)中，稱取1.372g Cu (NO3) 2.3H20溶解于50mL水中，在攪拌下加入到步驟2)的ATP-T12催化材料中，加入4mol/L的氫氧化鈉溶液5mL，攪拌30min，滴加2mol/L的水合肼溶液5mL，攪