[發(fā)明專利]一種氧化鐵黃/鋅鋁水滑石衍生光催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310422535.3
• 申請(qǐng)日: 2013-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN103623829A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘國(guó)祥;錢萍萍;倪哲明;曹楓;唐培松;閔莉靜;李金花;張玉建;陳海鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖州師范學(xué)院
• 主分類號(hào): B01J23/80
• 分類號(hào): B01J23/80
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化鐵黃/鋅鋁水滑石衍生光催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著人們對(duì)環(huán)境污染的重視，化工廠排放的廢水對(duì)環(huán)境的危害問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。半導(dǎo)體的光催化效應(yīng)在水質(zhì)處理、失效農(nóng)藥降解等方面的應(yīng)用一直受到人們的重視。應(yīng)用廣泛的TiO₂、Fe₂O₃、ZnO和CdS等光催化劑一般帶隙較寬，雖然對(duì)有機(jī)物具有一定的光降解活性，但對(duì)到達(dá)地面太陽(yáng)光的能量利用率低。

水滑石，又稱陰離子粘土，其基本結(jié)構(gòu)組成為[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-)_訓(xùn)n·mH₂O]，其中M²⁺為Mg²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺等二價(jià)金屬陽(yáng)離子；M³⁺為Al³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺等三價(jià)金屬陽(yáng)離子；A^n-為陰離子，如CO₃^2-，NO₃^-，Cl^-等無(wú)機(jī)和有機(jī)離子以及絡(luò)合離子。同時(shí)，由于水滑石所具有的特殊層狀結(jié)構(gòu)、層間陰離子可交換性及其焙燒產(chǎn)物獨(dú)特的“記憶效應(yīng)”，使其在光催化領(lǐng)域逐漸受到人們的重視。但由于水滑石比表面積小，回收率低等缺點(diǎn)，使其在工業(yè)上用于光催化降解廢水(尤其是染料廢水)較為困難。

氧化鐵黃，又稱羥基氧化鐵[FeO(OH)]，是一種重要的工業(yè)黃色顏料。其形貌為針狀，且比表面積大，但在光催化應(yīng)用領(lǐng)域，其自身或焙燒產(chǎn)物也同樣存在光催化降解能力低等缺點(diǎn)。本發(fā)明結(jié)合兩者的特點(diǎn)，通過(guò)包覆與煅燒步驟，合成光催化活性高的氧化鐵黃/鋅鋁水滑石衍生光催化劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種氧化鐵黃/鋅鋁水滑石衍生光催化劑及其制備方法，通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。

其特征在于：(1)沉淀步驟：稱取二價(jià)鋅鹽、三價(jià)鋁鹽溶于去離子水中配成溶液A，另取NaOH、Na₂CO₃溶于去離子水中配成溶液B，然后將溶液A與溶液B同時(shí)滴入裝有氧化鐵黃溶液的容器中并強(qiáng)烈攪拌，控制pH值在9～10之間，滴完后繼續(xù)攪拌0.5～1h；(2)晶化、洗滌步驟：將攪拌后的溶液在55～95℃的溫度下晶化6～24h，產(chǎn)物經(jīng)抽濾、洗滌得到濾餅；(3)干燥、研磨步驟：將濾餅在55～95℃溫度下干燥10～24h后研磨得到粉末。(4)焙燒步驟：將得到的粉末樣品在300～900℃溫度下煅燒1～10h，得到氧化鐵黃/鋅鋁水滑石衍生光催化劑。

合成的光催化劑前驅(qū)體特征在于，其氧化鐵黃與鋅鋁水滑石的質(zhì)量比為1/10～10/1。鋅鋁水滑石的鋅鋁摩爾比為2～4。鋅鋁水滑石包覆步驟(1)中的二價(jià)鋅鹽和三價(jià)鋁鹽為硝酸鹽、硫酸鹽或者氯化物中的一種。

本發(fā)明合成的氧化鐵黃/鋅鋁水滑石衍生光催化劑，具有比表面積大、光催化活性高、回收率高等特點(diǎn)。其制備方法簡(jiǎn)單，綠色無(wú)污染，具有較高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

具體實(shí)施方式

本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說(shuō)明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。

實(shí)施例1用電子天平稱取0.6mol?Zn(NO₃)₂·6H₂O和0.2mol?Al(NO₃)₃·9H₂O，加150mL水配成混合鹽溶液A，稱取1.6mol?NaOH和0.1mol?Na₂CO₃加150mL水溶解后得到混合堿溶液B，然后將溶液A與溶液B同時(shí)滴入裝有200mL氧化鐵黃溶液(固含量為25％)的容器中并強(qiáng)烈攪拌，控制pH值在9.5左右，滴完后繼續(xù)攪拌0.5h；將攪拌后的溶液在65℃的溫度下晶化24h，經(jīng)抽濾、洗滌得到濾液和濾餅，濾餅在55℃的溫度下干燥12h后研磨成粉末；然后將得到的粉末樣品在500℃溫度下煅燒4h，得到的樣品記為C-FeO(OH)/ZnAl-LDHs。