[發明專利]一種超薄蒙脫土納米片及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410315091.8
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104071798A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 王文中;孫松美
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C01B33/20
• 分類號: C01B33/20;B01J23/31
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

技術領域

本發明屬于環保材料和光催化技術領域，具體涉及一種超薄蒙脫土納米片及其制備方法和應用。

背景技術

由于日益加重的環境污染，半導體光催化技術的研究和應用引起了人們的廣泛關注。光催化技術是利用光催化劑吸收光分解有機物的過程。其機理是半導體光催化劑受到光激發產生非平衡載流子即光生電子與空穴，電子與空穴遷移到半導體表面后，由于具有很強的氧化及還原能力，可跟與之接觸的有機污染物發生氧化還原反應，將有機物分解為小分子并最終分解為CO₂和水。由于光催化可利用自然界中的光能長期工作，使其在環境污染治理領域有廣闊的應用前景。

研發新型高效可見光響應性光催化材料，是目前光催化環境凈化技術的關鍵，也是光催化進一步走向實用化的必然趨勢和發展方向。Bi₂WO₆光催化劑是最近研究較多的一種新型半導體可見光催化材料，帶隙約為2.74～2.90eV，其吸收的閾值波長大于400nm，具有活性高，穩定性強，無毒及寬光譜響應等優點，使其成為目前最具潛力的可見光催化劑。如何進一步提高Bi₂WO₆光催化劑光催化效率是目前需要解決的技術難題。

發明內容

本發明旨在提高現有蒙脫土在光催化方面的性能，本發明提供了一種超薄蒙脫土納米片及其制備方法和應用。

本發明提供一種超薄蒙脫土納米片的制備方法，所述方法包括：

1)將鈉基蒙脫土分散于水中形成的鈉基蒙脫土第一懸浮液，其中鈉基蒙脫土與水的質量比為1：(50-500)，所得第一懸浮液于-5～-50℃冷凍12～120小時得到鈉基蒙脫土冷凍液；

2)將步驟1)所得的鈉基蒙脫土冷凍液解凍后，進行超聲處理，離心去除鈉基蒙脫土顆粒，得鈉基蒙脫土第二懸浮液；

3)將步驟2)制備的所述第二懸浮液經冷凍干燥制得所述超薄蒙脫土納米片。

較佳地，步驟1)中，將質量比為(3-40)：1的蒙脫土與可溶性鈉鹽分散于去離子水中，在40-100℃下攪拌0.5-24小時，經離心分離，去離子水洗滌，干燥后得到鈉基蒙脫土，其中可溶性鈉鹽優選碳酸鈉、氯化鈉和/或碳酸氫鈉。

較佳地，步驟2)中，超聲處理的時間為1分鐘以上。

又，本發明還提供了一種上述任一方法制備的超薄蒙脫土納米片，所述超薄蒙脫土納米片中，納米片的厚度為10nm以下，層間距為1-1.5nm。

而且，本發明還提供了一種制備鎢酸鉍量子點插層蒙脫土復合材料的方法，所述復合材料的制備方法包括權利要求1所述的超薄蒙脫土納米片的制備方法；所述復合材料的制備方法還包括：

a)將可溶性鉍鹽和油酸鈉在水中混合均勻，形成含鉍離子的乳液狀第一前驅體液；

b)將可溶性鎢酸鹽和所述超薄蒙脫土納米片分散于水中，均勻分散形成含鎢酸根離子和超薄蒙脫土納米片的第二前驅體液；

c)將步驟a)中制備的第一前驅體液和步驟b)中制備的第二前驅體液混合后進行水熱合成，制得所述鎢酸鉍量子點插層蒙脫土復合材料。

較佳地，步驟a)中，可溶性鉍鹽為硝酸鉍和/或氯化鉍。

較佳地，步驟a)中，所述第一前驅體溶液中油酸鈉的摩爾濃度為0.02-0.2mol/L，鉍離子的摩爾濃度為0.01-0.04mol/L。

較佳地，所述混合均勻通過攪拌實現，攪拌的轉速為100-1000rpm，攪拌時間為1小時以上。

較佳地，步驟b)中，所述可溶性鎢酸鹽為鎢酸鈉和/或鎢酸銨。

較佳地，步驟b)中，所述第二前驅體溶液中鎢酸根離子的濃度為0.005-0.02mol/L，蒙脫土的含量為0.2-20g/L。

較佳地，步驟c)中，第一前驅體溶液和步第二前驅體溶液混合所得溶液中，鉍離子和鎢酸根離子的摩爾比為2：1。

較佳地，步驟c)中，水熱合成的工藝參數為：水熱合成的溫度為100-200℃，水熱合成的時間為2-72小時。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1)由本發明方法獲得的超薄蒙脫土材料厚度均勻控制在10nm以下，而且層間距在沒有任何插層劑存在的條件下增加了0.2nm左右，使其成為良好的制備復合材料基底材料；