[發(fā)明專利]一種Fe、P共摻雜鈦酸鍶/累托石復(fù)合催化劑及其應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011306699.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN112264058A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪月琴;王竟宇;練偉;王妍;劉銀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/185
• 分類號(hào): B01J27/185;C02F1/32;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 北京同輝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張明利

本發(fā)明公開一種Fe、P共摻雜鈦酸鍶/累托石復(fù)合催化劑及其應(yīng)用，該復(fù)合催化劑以天然黏土礦物累托石為載體與Fe、P共摻雜鈦酸鍶復(fù)合而成；該復(fù)合催化劑在機(jī)污染物處理中，在太陽光輻射下可以在可見光范圍有效降解有機(jī)污染物，然后通過磁載作用從反應(yīng)后的溶液中分離出來并反復(fù)使用。本發(fā)明復(fù)合催化劑通過在累托石內(nèi)部插入粒徑較小的半導(dǎo)體納米粒子如摻雜改性后的納米鈦酸鍶，形成柱撐復(fù)合材料以擴(kuò)展層間域，這種擴(kuò)展的層間域結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，抑制納米粒子生長(zhǎng)，起到促進(jìn)光生電子和空穴的分離，同時(shí)，該結(jié)構(gòu)還可以提高復(fù)合材料的比表面積和孔體積，增強(qiáng)吸附性能，能有效去除工業(yè)廢水中的有機(jī)污染物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)保材料領(lǐng)域，具體的是一種Fe、P共摻雜鈦酸鍶/累托石復(fù)合催化劑及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

有機(jī)污染物是指以碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有機(jī)物質(zhì)及某些其他可生物降解的人工合成有機(jī)物質(zhì)為組成的污染物。可分為天然有機(jī)污染物和人工合成有機(jī)污染物兩大類。水體中含有的大量的有機(jī)污染物，它們以毒性和使水中溶解氧減少的形式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，危害人體健康。

鈦酸鍶，具有化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、環(huán)境友好、及在無偏壓下既可實(shí)現(xiàn)光催化等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于環(huán)境治理和潔凈能源開發(fā)領(lǐng)域，是一種潛在的半導(dǎo)體催化材料。鈦酸鍶具有禁帶寬度高、光催化活性優(yōu)良等特點(diǎn)，并具有獨(dú)特的電磁性質(zhì)和氧化還原催化活性，在光催化分解水制氫、光催化降解有機(jī)污染物和光化學(xué)電池等光催化領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，但由于鈦酸鍶氧化物的帶隙寬、量子效率低、光照僅在紫外光范圍內(nèi)響應(yīng)，且在溶液降解中分散性差，使用后難分離、不易回收、會(huì)造成二次污染等問題，限制了其在工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用。因此，需要對(duì)鈦酸鍶進(jìn)行改性，從而擴(kuò)展鈦酸鍶在有機(jī)污染物處理中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述背景技術(shù)中提到的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種Fe、P共摻雜鈦酸鍶/累托石復(fù)合催化劑，該復(fù)合催化劑以天然黏土礦物累托石為載體與Fe、P共摻雜鈦酸鍶復(fù)合而成，通過在累托石內(nèi)部插入粒徑較小的半導(dǎo)體納米粒子如摻雜改性后的納米鈦酸鍶，形成柱撐復(fù)合材料以擴(kuò)展層間域，這種擴(kuò)展的層間域結(jié)構(gòu)可以極大地提高其穩(wěn)定性，抑制納米粒子生長(zhǎng)，起到促進(jìn)光生電子和空穴的分離，同時(shí)，該結(jié)構(gòu)還可以提高復(fù)合材料的比表面積和孔體積，增強(qiáng)吸附性能，能有效去除工業(yè)廢水中的有機(jī)污染物。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種Fe、P共摻雜鈦酸鍶/累托石復(fù)合催化劑，復(fù)合催化劑以天然黏土礦物累托石為載體與Fe、P共摻雜鈦酸鍶復(fù)合而成，具體包括以下步驟：

(1)稱取硝酸鍶溶于去離子水中攪拌，加入檸檬酸作為絡(luò)合劑攪拌均勻至完全溶解，得到透明溶液A，將鈦酸四丁酯溶解于乙二醇得到溶液B，稱取九水硝酸鐵和磷酸氫二鈉溶解于乙二醇得到溶液C；

(2)在磁力攪拌下將溶液C以每秒2-3滴的速度緩慢滴加到B溶液中，攪拌10-15min得溶液D，隨后將A溶液緩慢滴加到D溶液中，繼續(xù)攪拌至形成凝膠；

(3)向凝膠中加入相當(dāng)于凝膠質(zhì)量20-40％的預(yù)處理后的累托石，加熱攪拌10-15min，在2000-3000r/min的轉(zhuǎn)速下離心分離，然后干燥箱中100-120℃下烘干，研磨后放入馬弗爐中煅燒，升溫至200-300℃恒溫2-3h，升溫至500-600℃恒溫1-2h，再升溫至700-800℃恒溫0.5-1h，自然冷卻后取出，即得Fe、P共摻雜鈦酸鍶/累托石復(fù)合催化劑。

優(yōu)選地，步驟(1)中硝酸鍶和檸檬酸的質(zhì)量比為1:3-4。

優(yōu)選地，步驟(1)中鈦酸四丁酯和乙二醇的體積比為1:3-4。

優(yōu)選地，步驟(1)中九水硝酸鐵和磷酸氫二鈉的摩爾比為1:1。