專利名稱：一種凹凸棒石粘土復合可見光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凹凸棒石粘土復合可見光催化劑的制備方法，具體地說是一種以 凹凸棒石粘土為載體，負載AgBr和TiO2,制備具有可見光響應(yīng)的可見光催化劑的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的半導體光催化劑TiO2具有化學穩(wěn)定性好、低毒性、價廉易得、光催化活 性較高的特點，在材料科學和環(huán)境工程領(lǐng)域得到了廣泛的研究。然而由于TiO2的禁帶 較寬，僅吸收波長< 387nm的占太陽光5%的紫外光，極大地制約了 TiO2的光催化應(yīng) 用。因此，許多方法如染料敏化(J. Solid. State. Chem.，2008，181，593-602)、半導體復 合(ZL200710024135. 1)、負載貴金屬(Mater. Lett.，2005，59，2194-2198)和離子摻雜 (ZL200710071316. X，ZL03148987. 7，CN101301619A)等被用來對 TiO2 進行改性以延伸其對 可見光的響應(yīng)，提高其利用太陽光能的效率。采用AgBr修飾TiO2,也可將TiO2的響應(yīng)波 長拓展在可見光范圍(J. Phys. Chem. B，2006，110，4066-4072 J.Am· Chem. Soc.，2007，129， 9552-9553)。AgBr是光催化劑的可見光活性組分，同時AgBr受光照在其表面生成的Ag納 米粒子可促進電子-空穴的分離和界面電荷的轉(zhuǎn)移，從而提高其可見光光催化活性，得到 高效可見光催化劑，還具有較好的殺菌性能。在上述48/^881~/1102可見光催化劑研究中， TiO2為預(yù)先制備的納米TiO2粒子(P25)，成本較高，規(guī)模應(yīng)用較難。凹凸棒石粘土(以下簡稱凹土)是一種鋁鎂硅酸鹽礦物，具有較強的離子交換和 吸附能力，目前已有將TiO2負載在凹土上制備的TiO2/凹土復合光催化劑的研究(環(huán)境科 學學報，2001，21(1)，123 125 ；硅酸鹽學報，2006，34 (10)，1208 1212 ；CN101333345)。 將TiO2和SnO2負載在凹土上得到的復合光催化劑(ZL200710024135. 1，CN101497039A)具 有可見光活性，可用于降解染料和室內(nèi)空氣凈化。此外，Ag負載在凹土上也可制備復合抗 菌材料，由于凹土的吸附和離子交換性能，Ag以Ag+離子和納米Ag粒子形式存在Ag-凹土 復合抗菌材料中，具有較強的抗菌性能(ZL03131757. X，CN101300981A)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種凹凸棒石粘土復合可見光催化劑的制備方法，以凹 土為載體，負載TiO2和AgBr，制備的復合光催化劑不僅具有可見光光催化活性，還具有較好 的殺菌效果，拓展凹土的應(yīng)用價值。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是該制備方法包括以下步驟凹土在稀鹽酸中浸泡，經(jīng)攪 拌和超聲分散得到酸化凹土；隨后，將鈦酸丁酯的醇溶液添加到酸化凹土中，經(jīng)烘干、水解 得到混合粉體；最后，將混合粉體加入到十六烷基三甲基溴化銨溶液中，攪拌均勻后加入硝 酸銀溶液，攪拌、抽濾、水洗、干燥、煅燒得到復合光催化劑。該制備方法包括以下具體步驟(1)凹土(ATP)按質(zhì)量比1 9加入質(zhì)量體積比為3 5%的HCl溶液中，攪拌 1 2h，再超聲分散30min，取上層混合物抽濾、水洗、烘干，得到酸化凹土 ；
(2)將鈦酸丁酯溶解在乙醇中，隨后在攪拌下緩慢滴加到酸化凹土中，在20°C下 烘干，隨后加入20倍量的H2O,攪拌2h，抽濾，水洗，得到固體混合物；其中鈦酸丁酯、乙醇、 酸化凹土的質(zhì)量比為1 3 2 1 ；(3)將固體混合物添加到20倍量的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)溶液中，攪拌 30min，再加入2倍量硝酸銀溶液，攪拌12小時，抽濾、水洗、烘干，得到混合粉體，最后將混 合粉體在500°C下煅燒2 3h得到Ag/AgBr/Ti02/ATP復合可見光催化劑；其中CTAB含量 為1 2% (wt%)，硝酸銀含量為10 20% (wt% )0本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、利用凹土吸附有機物的性能，增加光催化劑與有機物的 接觸，提高了光催化效果；2、由于凹土的作用，Ag以Ag納米粒子的離子形式存在，使復合 光催化劑具有光催化性的同時具有較好的殺菌性能，減少了光催化劑活性組分的用量3、該 制備方法操作簡便，生產(chǎn)成本低、適宜大規(guī)模應(yīng)用，拓展了凹土的應(yīng)用范圍；


圖1為復合可見光催化劑的紫外-可見漫反射吸收光譜，其中a為Ti02/ATP光催 化劑；b為Ag/AgBr/Ti02/ATP復合可見光催化劑。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，這些實施例不能理解為 是對技術(shù)解決方案的限制。實施例1 (I)IOg凹土加入IOOml的質(zhì)量濃度3% HCl溶液中，磁力攪拌lh，再超聲分散 30min,取上層混合物抽濾，水洗多次，烘干，得到酸化凹土 ；(2)將2g鈦酸丁酯溶解在4g無水乙醇中，隨后緩慢滴加到2g酸化凹土中，在20°C 下烘干，隨后加入IOOmL的H2O,攪拌2h，抽濾，水洗，得到固體混合物；(3)將上述固體混合物轉(zhuǎn)移到IOOmL的CTAB含量為1 % (wt% )的CTAB溶液中， 攪拌30min，再加入2mL硝酸銀含量為10% )硝酸銀溶液，攪拌12小時，抽濾、水洗、 烘干，得到混合粉體，最后將混合粉體在500°C下煅燒2h，得到Ag/AgBr/Ti02/凹土復合可 見光催化劑。將0. Ig光催化劑加入到盛有IOOmL的20mg/L亞甲基藍溶液中，磁力攪拌30min， 隨后在400W氙燈下進行光催化降解反應(yīng)，每隔15min取5mL溶液進行離心，取上清液測 定其吸光度，根據(jù)標準曲線換算為相應(yīng)濃度；光催化降解反應(yīng)60min，亞甲基藍降解率為 97. 9%。從圖1中可以看出，TiO2ATP復合光催化劑添加AgBr修飾后，對光的吸收拓展到 可見光范圍。實施例2:(1)按實施例1的步驟(1)所述方法處理凹土得到酸化凹土 ；其中鹽酸濃度為 4%，磁力攪拌時間為1. 5h，其余條件不變； (2)將4g鈦酸丁酯溶解在4g無水乙醇中，隨后緩慢滴加到2g酸化凹土中，在20°C 下烘干，隨后加入IOOmL的H2O,攪拌2h，抽濾，水洗，得到固體混合物；
(3)將上述固體混合物轉(zhuǎn)移到IOOmL的CTAB含量為1. 5% (wt% )的CTAB溶液 中，攪拌30min，再加入2mL硝酸銀含量為15% (wt% )硝酸銀溶液，攪拌12小時，抽濾、水 洗、烘干，得到混合粉體，最后將混合粉體在500°C下煅燒2. 5h，得到Ag/AgBr/Ti02/凹土復 合可見光催化劑。按實施例1所述方法進行光催化降解反應(yīng)，反應(yīng)60min，亞甲基藍降解率為 98. 1%。實施例3 (1)按實施例1的步驟(1)所述方法處理凹土得到酸化凹土 ；其中鹽酸濃度為 5%，磁力攪拌時間為2h，其余條件不變；(2)將6g鈦酸丁酯溶解在4g無水乙醇中，隨后緩慢滴加到2g酸化凹土中，在20°C 下烘干，隨后加入IOOmL的H2O,攪拌2h，抽濾，水洗，得到固體混合物；(3)將上述固體混合物轉(zhuǎn)移到IOOmL的CTAB含量為2% (wt% )的CTAB溶液中， 攪拌30min，再加入2mL硝酸銀含量為20% (wt% )硝酸銀溶液，攪拌12小時，抽濾、水洗、 烘干，得到混合粉體，最后將混合粉體在500°C下煅燒3h，得到Ag/AgBr/Ti02/凹土復合可 見光催化劑。按實施例1所述方法進行光催化降解反應(yīng)，反應(yīng)60min，亞甲基藍降解率為 98. 3%。
權(quán)利要求
凹凸棒石粘土復合可見光催化劑的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟凹土在稀鹽酸中浸泡，經(jīng)攪拌和超聲分散得到酸化凹土；隨后，將鈦酸丁酯的乙醇溶液添加到酸化凹土中，經(jīng)烘干、水解得到混合粉體；最后，將混合粉體加入到十六烷基三甲基溴化銨溶液中，攪拌均勻后加入硝酸銀溶液，攪拌、抽濾、水洗、干燥、煅燒得到復合光催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凹凸棒石粘土復合可見光催化劑的制備方法，其特征在于該 制備方法包括以下具體步驟(1)凹土按質(zhì)量比1 9加入稀HCl溶液中，攪拌，超聲分散，取上層混合物抽濾，水洗， 烘干，得到酸化凹土；(2)將鈦酸丁酯溶解在乙醇中，隨后在攪拌下緩慢滴加到酸化凹土中，在20°C下烘干， 隨后加入20倍量的H2O,攪拌2h，抽濾，水洗，得到固體混合物；(3)將固體混合物添加到20倍量的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)溶液中，攪拌 30min,再加入2倍量硝酸銀溶液，攪拌12小時，抽濾、水洗、烘干，得到混合粉體，最后將混 合粉體在500°C下煅燒得到Ag/AgBr/Ti02/ATP復合可見光催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凹凸棒石粘土復合可見光催化劑的制備方法，其特征在于 HCl溶液質(zhì)量體積比為3 5%，攪拌時間為1 2h，超聲分散時間為30min。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凹凸棒石粘土復合可見光催化劑的制備方法，其特征在于 鈦酸丁酯乙醇酸化凹土的質(zhì)量比為1 3 2 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凹凸棒石粘土復合可見光催化劑的制備方法，其特征在于 CTAB含量為1 2% (wt%)，硝酸銀含量為10 20% (wt % )，500°C下煅燒時間為2 3h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種凹凸棒石粘土復合可見光催化劑的制備方法，首先，凹凸棒石粘土在稀鹽酸中浸泡，經(jīng)攪拌和超聲分散得到酸化凹凸棒石粘土；隨后，將鈦酸丁酯的乙醇溶液添加到酸化凹凸棒石粘土，經(jīng)烘干、水解得到混合粉體；最后，將其加入到十六烷基三甲基溴化銨溶液中，隨后加入硝酸銀溶液，攪拌12小時，抽濾、水洗、干燥、煅燒得到具有可見光活性的復合光催化劑，同時具有較好的抗菌性能，操作簡便，生產(chǎn)成本低。
文檔編號A01P1/00GK101947464SQ20101024881
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者固旭, 李 東, 蔣金龍, 韓虹 申請人:淮陰工學院