[發明專利]一種蒙脫石基光催化復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910342372.5
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110026221A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 吳麗梅;王晴;唐寧;游旭佳;王德強
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J20/02;B01J20/30
• 代理公司: 沈陽之華益專利事務所有限公司 21218
• 代理人: 劉鳳桐

本發明的目的在于提供一種蒙脫石基光催化材料及其制備方法，涉及一種新型礦物基光催化復合材料及其制備方法，蒙脫石基光催化復合材料以蒙脫石為基材，其上負載有C₃N₄，其特征在于，所述的蒙脫石為層間陽離子為Na⁺或者Ca²⁺，粒徑為2mm以下。其制備方法為：將蒙脫石先清洗預處理后烘干研磨至40mm以下，稱取適量蒙脫石放入十六烷基三甲基溴化銨和三聚氰胺的溶液中，混合、攪拌、靜置、離心后得到蒙脫石基復合材料漿體；再通過烘干、研磨后得到的原材料在550℃馬弗爐中燒結4個小時得到了蒙脫石基光催化復合材料。本發明制備的蒙脫石基光催化復合材料對有機污染物良好的吸附性能。

技術領域

本發明涉及一種新型礦物基光催化復合材料及其制備方法，特別是涉及一種蒙脫石基光催化材料及其制備方法。

背景技術

工業的快速發展導致了有機污染物的大量排放，對生態環境和人類健康造成了巨大的危害，有機污染物的控制和去除技術已經成為了目前環境領域的研究重點之一。光催化技術因其利用太能、礦化能力強、無二次污染的優點對于降解有機污染物表現出巨大的潛力。然而，目前常用的光催化材料往往面臨光吸收范圍窄、光生載流子易復合、量子效率低等問題，嚴重制約了光催化技術在有機污染物降解中的應用。

g-C₃N₄作為一種典型的聚合物半導體，逐漸被應用到光催化領域。g-C₃N₄具有類石墨結構，禁帶寬度為2.7ev，可以吸收波長小于475的藍紫光且具有良好的高溫穩定性和化學穩定性。層狀二維礦物材料比表面積大、表面性質均勻，在超分子組裝時能夠形成多層結構，因而具有較大的負載量并能在一定程度上提高光催化劑的傳熱效率和提高穩定性，近年來已發展成為用于構建無機有機光催化材料的首選載體材料之一。蒙脫石作為一種2:1型的天然層狀硅酸鹽礦物，來源廣泛，具有離子交換特性和吸附能力，通過插層改性可以獲得大的層間距以及對有機污染物良好的吸附性能，以該層間域作為微反應區引入g-C₃N₄無疑是一種即經濟又有效的方法。

發明內容

為了解決上述問題，本發明通過溶液插層法將光催化前軀體三聚氰胺插入蒙脫石層間，通過控制溶液中十六烷基三甲基溴化銨的插層量調控三聚氰胺分子進入蒙脫石層間域的量以及蒙脫石的層間距，再通過燒結，將三聚氰胺原位制備成g-C₃N₄，得到了蒙脫石基光催化復合材料。

一種蒙脫石基光催化復合材料，所述蒙脫石基光催化復合材料是通過預處理后的蒙脫石與十六烷基三甲基溴化銨和三聚氰胺通過液相溶液法和燒結法合成的復合粉體材料。

所述的一種蒙脫石基光催化復合材料，所述蒙脫石的預處理為在常溫常壓下將原材料中的雜質及水分去除。

所述的一種蒙脫石基光催化復合材料，所述的蒙脫石為層間陽離子為Na⁺或者Ca²⁺，具有可交換性，粒徑為2mm以下。

所述的一種蒙脫石基光催化復合材料，所述的十六烷基三甲基溴化銨是一種陽離子型長鏈有機物；也可以是具有類似功能的十六烷基三甲基咪唑氯化物或者其他有機陽離子。

所述的一種蒙脫石基光催化復合材料，所述的三聚氰胺是可以在高溫下燒結后得到C₃N₄納米材料的有機物。

一種蒙脫石基光催化復合材料的制備方法，將蒙脫石添加到十六烷基三甲基溴化銨和三聚氰胺的水溶液中，攪拌后陳化，離心分離，烘干研磨，燒結制得蒙脫石基光催化復合材料。

所述的蒙脫石基光催化復合材料的制備方法，所述蒙脫石進行預處理，將蒙脫石在蒸餾水中清洗，50~60℃干燥，粉碎至粒徑為10~40mm。