[發明專利]埃洛石基光催化復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310261587.7
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103301827A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 趙曉兵;胡宗林;李霞章;陸曉旺;姚超;陳志剛
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J27/08;B01J27/04;B01J23/06
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明環境材料領域領域，具體涉及的是埃洛石基光催化復合材料的制備方法。

背景技術

隨著化學合成工業的發展，出現了大量新型合成的對人類健康危害極大的“三致”有機物，這些物質多以難生物降解類為主，常規的廢水生物處理方法難以有效去除。一旦這些物質進入水體，由于其在水體中自然降解過程緩慢，其危害性延滯較長。半導體多相光催化氧化技術能耗低、反應條件溫和；反應速度快，有機污染物在·OH攻擊下能夠迅速分解；降解沒有選擇性，尤其是對難生物降解、生物毒性大的有機物效果顯著。

自1972年Fjuishima報道了TiO₂單晶電解水制氫以來，隨著光催化技術研究的不斷深入，半導體多相光催化氧化的研究已推廣到金屬離子、其它無機物和有機物的光降解，尤其在有機物的催化降解方面展開了大量的研究工作，迄今為止，已研究發現有3000多種難降解的有機化合物可以在紫外線照射下通過納米級TiO₂或ZnO半導體迅速降解。

然而，作為光催化技術核心是光催化劑,雖然已經證明許多半導體材料都具有光催化活性，但其半導體或由于活性低,或由于易被光腐蝕等原因尚難實際應用。雖然納米尺寸的光催化劑有著較強的光催化活性，但是納米粉體在實際使用時，對固液過程存在易團聚和反應后難回收的問題；對氣固過程，則存在易堵塞,傳質阻力高的弊病。因此，光催化劑的負載化對光催化技術的實用化非常重要。合適的載體材料可以增加反應的有效比表面積、提供適合的孔結構、提高催化劑的機械強度、熱穩定性和抗毒性能,并降低催化劑的生產成本。

埃洛石屬于層狀硅酸鹽礦物，其微觀結構多成細長空心管狀，空心管內徑10～20nm，外徑40～100nm，是一種非常特殊的天然納米材料。埃洛石每個單元由Si-O四面體層與Al-O八面體層按照1:1結合而成，層間靠氫鍵連接，從而構成層狀堆疊，層間沒有其他陽離子存在。由于晶體結構中四面體大于八面體層，為了更好地相互匹配，埃洛石單元層發生卷曲形成多層管狀結構，八面體層在管內側，四面體再管外側。研究發現，這種特殊的結構是的在接近中性條件下(pH=5～8)，埃洛石的內表面和外表面可以分別帶有兩種完全相反的電荷，這非常有助于半導體納米離子的的吸附，以及光生電子對的分離，顯著提高光催化效率，延長使用壽命。

發明內容

本發明目的是提出埃洛石基光催化復合材料及其制備方法，以該方法制備的材料能利用埃洛石的吸附作用快速吸附有機污染物，同時光催化劑在在自然光照射下礦化所吸附的有機污染物，消除二次污染，并使催化劑保持高效工作。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：

一種埃洛石基光催化復合材料，它由埃洛石納米管和負載于埃洛石納米管內外表面的半導體物質構成，所述光催化半導體物質和埃洛石納米管的質量比為10%～80%。

按上述方案，所述的埃洛石納米管管長200～800nm，外徑10～80nm，內徑5～20nm。

按上述方案，所述的半導體物質為TiO₂、SnO₂、ZnO、CdS、ZnS、CdSe、CeO₂、AgBr等光催化半導體中的任一種或兩種及兩種以上。

所述半導體物質的前驅體分別為TiCl₄、SnCl₄、Zn(NO₃)₂·6H₂O、H₂C₂O₄·2H₂O、Na₂S·9H₂O、CdCl₂·2.5H₂O、NaHSe、Ce(NO₃)₃·6H₂O、C₆H₁₂N₄、AgNO₃、KBr的一種或兩種反應而成。

本發明埃洛石基光催化復合材料的制備方法，它包括以下步驟：將埃洛石超聲分散于去離子水中，放入微波反應器中，達到所需的反應溫度后，依次加入半導體前驅體，待反應完畢，過濾、洗滌、烘干、煅燒得到相應的埃洛石基光催化半導體材料。

按上述方案，埃洛石的質量濃度為5-20g/L。

按上述方案，微波反應功率為100-400W，反應溫度70-120℃，反應時間20-40min。