卤化银-黑云母复合光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种卤化银‑黑云母复合光催化剂及其制备方法。所述的方法通过碱刻蚀法对黑云母进行刻蚀剥离得到多孔黑云母纳米片，然后将卤化银与黑云母进行化学浴沉积复合，得到卤化银‑黑云母复合光催化剂。本发明专利技术采用化学剥离，在碱性条件下刻蚀出的黑云母具有微孔结构，增加其比表面积和活性位点，同时保留绝大多数的金属离子，提高导电性能。本发明专利技术的卤化银‑黑云母复合光催化剂用于光催化降解10mg/L罗丹明B，表现出优异的催化性能，在90min降解率达到85％以上。

Silver halide biotite composite photocatalyst and its preparation

【技术实现步骤摘要】
卤化银-黑云母复合光催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种卤化银-黑云母复合光催化剂及其制备方法，属于纳米材料制备

技术介绍
自1972年Fujishima和Honda发现TiO2电极在紫外光照射下可以光催化分解水后，纳米半导体的光催化反应引起了广泛研究。黑云母(biotite,BIO)是一种天然粘土类硅酸盐矿物，具有比表面积大，储量丰富，热稳定性好，结构均匀等优点。其化学式为(Mg,Fe,Al)3(Al,Si)4O10(OH)2·4H2O，该矿物最普遍的形貌是层状结构。Yan,T.J.等通过合成超薄的硅酸铁钠二维纳米片用于选择性去除废水中的阳离子[Yan,T.J.,etal.(2019)."Ultrathinsodiumferricsilicate2Dnanosheets:Anovelandrobustadsorbentforselectiveremovalofcationicdyesinwastewater."JournalofAlloysandCompounds,784,256-265.]。Zhang,J.等在原子-分子水平上对凹凸棒石进行界面改性用于光催化分解水研究，使天然硅酸盐作为催化剂主体参与催化反应[Zhang,J.,etal.(2016)."StrivingTowardVisibleLightPhotocatalyticWaterSplittingBasedonNaturalSilicateClayMineral:TheInterfaceModificationofAttapulgiteattheAtomic-MolecularLevel."ACSSustainableChem.Eng.,4,4601-4607.]。J.I.Martínez-Costa.等利用蛭石光催化具有高效的对污染物双氯芬酸，磺胺甲恶唑，甲氧苄啶和卡马西平的降解效果[Zhou,T.Z.,etal.(2019)."Degradationofemergingcontaminantsdiclofenac,sulfamethoxazole,trimethoprimandcarbamazepinebybentoniteandvermiculiteatapilotsolarcompoundparaboliccollector."CatalysisToday,DOI:10.1016]。上述改性方式均是以黑云母等天然硅酸盐作为载体进行改性，同时仅仅进行了简单机械剥离得到较厚的黑云母纳米片。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种催化性能优异的卤化银-黑云母复合光催化剂及其制备方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：卤化银-黑云母复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将黑云母搅拌分散在16～20mol/L的氢氧化钠溶液中，在160～180℃下水热反应，反应结束后，自然冷却，离心，洗涤，干燥，得到碱刻蚀黑云母纳米片；步骤2，将碱刻蚀黑云母纳米片分散在水中，加入硝酸银，搅拌混合均匀后再加入十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵，50～70℃下水浴反应，反应结束后，离心，洗涤，干燥，得到卤化银-黑云母复合光催化剂。优选地，步骤1中，所述的黑云母的质量浓度为10mg/mL。优选地，步骤1中，所述的黑云母在氢氧化钠溶液中磁力搅拌时间为2h以上，水热反应为24h以上。优选地，步骤1中，所述的离心速率为9000r/min，干燥温度为60～80℃。优选地，步骤2中，所述的硝酸银与碱刻蚀黑云母的质量比为1:1。优选地，步骤2中，所述的十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵的摩尔浓度为8×10-3mol/L。优选地，步骤2中，所述的硝酸银与黑云母混合时间在0.5h以上。优选地，步骤2中，所述的水浴反应时间为3h以上，离心速率为9000r/min，干燥温度为60～80℃。上述方法制得的卤化银-黑云母复合光催化剂，所述的黑云母微观上呈纳米片结构，卤化银分散地生长在黑云母表面。本专利技术与现有技术相比，其优点在于：(1)采用化学剥离，将层状天然硅酸盐剥离成很薄的黑云母纳米片，比表面积和活性位点都大大的增加，既可以作为主体催化剂又可以作为一种优良的载体；(2)在碱性条件下刻蚀出的黑云母具有微孔结构，同时保留了绝大多数的金属离子，其导电性能得到了提高，结构得以重构；(3)原料黑云母资源丰富，价廉易得，预处理方式简单；(4)卤化银-黑云母复合光催化剂用于光催化降解10mg/L罗丹明B，表现出优异的催化性能，在90min降解率达到85％以上。附图说明图1是本专利技术制备方法的合成路线图。图2是实施例1制备的碱刻蚀黑云母纳米片在水环境中的Zeta电位图。图3是实施例1，实施例2和实施例3制备的材料的透射电子显微镜图。图4是实施例1，实施例2和实施例3制备的材料的XRD衍射谱图。图5是实施例2制备的氯化银-黑云母的光催化降解性能图。图6是实施例3制备的溴化银-黑云母的光催化降解性能图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述。图1是本专利技术制备方法的合成机理图，黑云母预处理后，分散于氧化钠溶液中并搅拌混合，转移至聚四氟乙烯反应釜中，溶剂热反应，离心洗涤干燥得到碱刻蚀黑云母材料。随后将碱刻蚀黑云母纳米片分散于去离子水中，依次加入硝酸银、十六烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵，水浴搅拌，离心洗涤干燥得到卤化银-黑云母复合光催化剂。实施例1第一步，将500mg黑云母与50mL20mol/L的氢氧化钠溶液混合，放在磁力搅拌器上搅拌2h；第二步，第一步所得溶液转移至100mL聚四氟乙烯反应釜中，水热24h后取出自然冷却；第三步，第二步所得样品离心洗涤，60℃烘干，制得碱刻蚀黑云母纳米片。实施例2第一步，将30mg碱刻蚀后的黑云母分散于50mL去离子水中，超声分散30min；第二步，在第一步所得溶液中定量加入30mg硝酸银，搅拌1h；第三步，第二步所得溶液加入十六烷基三甲基氯化铵，60℃下水浴搅拌2h；第四步，第三步所的样品离心洗涤，60℃烘箱烘干12h，制得AgCl-黑云母复合材料。实施例3第一步，将30mg碱刻蚀后的黑云母分散于50mL去离子水中，超声分散30min；第二步，在第一步所得溶液中定量加入30mg硝酸银，搅拌1h；第三步，第二步所得溶液加入十六烷基三甲基溴化铵，60℃下水浴搅拌2h；第四步，第三步所的样品离心洗涤，60℃烘箱烘干12h，制得AgBr-黑云母复合材料。实施例4第一步，将30mgAgCl-黑云母复合材料分散于50mL10mg/L罗丹明B溶液中，暗室搅拌1h；第二步，将第一步所得悬浮液置于300W氙灯(λ>420nm)下光照，间隔10分钟取3mL液体；第三步，将第二步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.卤化银-黑云母复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，将黑云母搅拌分散在16～20mol/L的氢氧化钠溶液中，在160～180℃下水热反应，反应结束后，自然冷却，离心，洗涤，干燥，得到碱刻蚀黑云母纳米片；/n步骤2，将碱刻蚀黑云母纳米片分散在水中，加入硝酸银，搅拌混合均匀后再加入十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵，50～70℃下水浴反应，反应结束后，离心，洗涤，干燥，得到卤化银-黑云母复合光催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.卤化银-黑云母复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将黑云母搅拌分散在16～20mol/L的氢氧化钠溶液中，在160～180℃下水热反应，反应结束后，自然冷却，离心，洗涤，干燥，得到碱刻蚀黑云母纳米片；
步骤2，将碱刻蚀黑云母纳米片分散在水中，加入硝酸银，搅拌混合均匀后再加入十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵，50～70℃下水浴反应，反应结束后，离心，洗涤，干燥，得到卤化银-黑云母复合光催化剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的黑云母的质量浓度为10mg/mL。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的黑云母在氢氧化钠溶液中磁力搅拌时间为2h以上，水热反应为24h以上。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的离心速率为90...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘孝恒，张敏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32