[發(fā)明專利]一種具有可見(jiàn)光催化活性的復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210560890.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103071477A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳平霄;吳良興;朱能武;黨志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/06
• 分類號(hào): B01J23/06
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉;蘇運(yùn)貞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有可見(jiàn)光催化活性的復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

光催化作為一種高級(jí)氧化技術(shù)，在工業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域已顯示出廣闊的應(yīng)用前景。光催化技術(shù)關(guān)鍵是光催化劑，TiO₂（二氧化鈦）因其具有催化活性高、穩(wěn)定性好、價(jià)廉、環(huán)境友好等特點(diǎn)，一直是人們研究的主要熱點(diǎn)之一。然而，TiO₂的粒徑較小，帶隙較寬，且光生電子易與空穴復(fù)合，使其難以在實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用。從應(yīng)用角度考慮，目前對(duì)TiO₂光催化劑的研究主要有兩個(gè)方面：一是提高其可見(jiàn)光催化效率；二是催化劑的固載。前者可通過(guò)金屬或非金屬摻雜、表面光敏化、半導(dǎo)體復(fù)合等方法實(shí)現(xiàn)，后者則是研究光催化劑的負(fù)載載體，以方便其實(shí)現(xiàn)回收再利用。

粘土礦物廣泛存在于各種地質(zhì)體中，是一類具有層狀結(jié)構(gòu)含有不同化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)各異的巖石，由于它們具有顆粒微小、比表面積大、吸附性能良好等特征，使它們非常適合作為載體材料。TiO₂與粘土的復(fù)合不僅可以提高TiO₂的光催化活性，而且粘土良好的吸附性能可以大大增強(qiáng)光TiO₂與目標(biāo)反應(yīng)物的接觸速率，同時(shí)TiO₂顆粒經(jīng)固載后，沉降性能得到了顯著提高，通過(guò)一般沉降手段即可實(shí)現(xiàn)固液分離，達(dá)到了催化劑回收再利用的目的，完全符合固載技術(shù)的應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的是提供一種具有可見(jiàn)光催化活性的復(fù)合材料。

本發(fā)明的另一目的是提供所述的可見(jiàn)光催化活性的復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明的目的可通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種具有可見(jiàn)光催化活性的復(fù)合材料的制備方法，包括以下操作步驟：

（1）有機(jī)柱撐粘土的制備：粘土礦物經(jīng)粉碎后過(guò)200目篩，放置于60～80℃干燥箱中干燥1～2天，即為粘土原土；取20重量份的粘土原土，按粘土原土與蒸餾水的質(zhì)量比為1:10的比例，將粘土原土分散于水中形成懸浮漿液；后加入相當(dāng)于粘土原土陽(yáng)離子交換容量（CEC）0.5~2倍物質(zhì)的量的有機(jī)柱化劑，在60℃的水浴恒溫條件下攪拌2h，放置過(guò)夜。產(chǎn)物以去離子水清洗至無(wú)Br-存在，90℃下烘干，充分研磨并過(guò)200目篩后則可制得有機(jī)柱撐粘土；

（2）目標(biāo)樣品ZnTiO₃/TiO₂的制備：按摩爾比[Zn⁺²]/[Ti⁺⁴]＝1的比例，在磁力攪拌下將2.5g乙酸鋅加入到100ml無(wú)水乙醇中，經(jīng)1h后形成無(wú)色透明溶液；此后往該溶液中加入1mL1.2mol/L的鹽酸，按Zn²⁺與Ti⁴⁺摩爾比1:1向其中加入3.9ml鈦酸四丁酯，攪拌1h后得到淺黃色稠狀溶液，此為溶膠；將在常溫、常壓下水解24h形成的溶膠置于45℃水浴中12h即得凝膠，凝膠在真空（55℃和-0.1Pa）下干燥12h，得淡黃色前軀體；將前軀體置于馬弗爐中于600℃下焙燒后，充分研磨并過(guò)200目篩后即得目標(biāo)樣品ZnTiO₃/TiO₂；

（3）ZnTiO₃/TiO₂-有機(jī)柱撐粘土：按照質(zhì)量百分比[有機(jī)柱撐粘土]:[蒸餾水]＝1:10配制有機(jī)柱撐粘土的懸浮漿液，將ZnTiO₃/TiO₂按照質(zhì)量百分比為20～100%負(fù)載用量，加到有機(jī)柱撐粘土的懸浮漿液中，室溫下強(qiáng)力攪拌12h，抽濾并在90℃干燥2天，充分研磨后過(guò)200目篩即得最終產(chǎn)品ZnTiO₃/TiO₂-有機(jī)柱撐粘土；

步驟（1）所述的粘土礦物為蒙脫石、蛭石、累托石、坡縷石、伊利石或云母中的一種或兩種以上的混合物；

步驟（1）所述有機(jī)柱撐粘土的細(xì)度優(yōu)選80～200目，為有機(jī)柱撐蒙脫石、有機(jī)柱撐蛭石、有機(jī)柱撐累托石、有機(jī)柱撐坡縷石、有機(jī)柱撐伊利石或有機(jī)柱撐絹云母中的一種或兩種以上混合物；

步驟（1）所述的陽(yáng)離子交換容量（CEC）是根據(jù)《巖石礦物分析》描述的測(cè)試方法測(cè)定；

步驟（1）所述有機(jī)柱化劑為十烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨或十八烷基三甲基溴化銨中的一種；