一种氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于光催化材料的制备领域，具体涉及一种氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术先对凹凸棒石酸化，然后再通过浸渍使得铁元素负载在凹凸棒石结构中，铁在热处理过程中生成氧化铁量子点于凹凸棒石孔隙中得到氧化铁改性凹凸棒石，提升了凹凸棒石的光响应性；再以改性凹凸棒石为骨架作为催化剂载体钼酸钠，使Bi

A Fe 2O 3 modified attapulgite / bismuth molybdate composite photocatalyst and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于复合材料的制备领域，具体涉及一种氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合光催化剂的应用及其制备方法。
技术介绍
抗生素广泛应用于人类医疗和农业生产，随着其用量的增加，环境污染也日趋严重，甚至对人类健康构成了严重威胁。因此，废水中抗生素的去除已经引起关注并成为该领域的热门话题。如今，已有大量的方法被用于抗生素的去除，如生物法、物理法和化学法等，特别地，光催化降解具有操作简单、高效率、低成本等优点，被认为是抗生素处理的一种理想技术。凹凸棒石是一种含水富镁铝的天然一维纳米矿物材料，但其自身不具有光响应性，从而在现有技术中存在对凹凸棒石进行改性，使凹凸棒石达到可见光响应的效果，用作光催化剂，拓展其在光催化领域的应用。本专利技术先利用盐酸除杂，随后浸渍含Fe3+溶液，搅拌蒸发过程中由于铁水解，生成了Fe(OH)3。高温煅烧条件下→Fe2O3负载于凹凸棒石结构中，提升材料本身的光响应性。本文还制备组装成Bi2MoO6，并使其与改性凹凸棒石间、Fe2O3颗粒间形成的异质结作用可以将氧化、还原反应位点从空间上分开，由共角八面体组成的网络结构有助于载流子传输从而有效提高光生电子和空穴的利用率，获得高效光催化性能。
技术实现思路
为了充分利用太阳光能量中占多数的可见光，解决太阳光的利用率低的问题，本专利技术提供了一种氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合光催化材料，通过浸渍法使得铁元素负载在凹凸棒石结构中，一方面，铁在热处理过程中生成氧化铁量子点于凹凸棒石孔隙中提升了凹凸棒石的光响应性；另一方面，凹凸棒石骨架作为催化剂载体，Bi2MoO6纳米晶在其上原位生长，可以起到良好的分散作用，增加其与反应介质的接触面积。另针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是公开了一种氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合材料的制备方法，并将所制备的催化剂应用于催化降解抗生素。本专利技术的目的通过以下技术方案实现:一种氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合材料通过以下步骤制备得到：(1)先制备氧化铁改性的凹凸棒石：取一定量的凹凸棒石加入盐酸溶液中制成分散浆，80℃条件下水热搅拌24h，获得酸化凹凸棒石材料；随后，将酸化后的凹凸棒石加入至氯化铁溶液中浸渍搅拌，80℃蒸干后500℃热处理2h，制得氧化铁改性的凹凸棒石。盐酸的浓度优选为1～8mol/L，分散浆中固含量优选为7％～10％，氯化铁溶液浓度优选为2～6mol/L。盐酸酸化除杂，除去天然矿物中的Ca2+、Mg2+、Al3+等离子；为后续Fe3+改性提供新位置。最佳酸化浓度为4M，酸化处理时间为24h。(2)将一定量的五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)分散到40mL的乙二醇溶液中，磁力搅拌20-30min，直至形成澄清的透明溶液；五水硝酸铋溶液的质量浓度优选为0.020～0.050g/mL。(3)将一定量的钼酸钠(Na2MoO4·2H2O)与氧化铁改性的凹凸棒石置于去离子水中超声分散30min，获得均匀地悬浊液；其中Bi/Mo摩尔比为2:1；Bi2MoO6占氧化铁改性凹凸棒石质量的15％～100％；先进行预浸渍，然后利用凹凸棒石上的孔道先吸附MoO42-，使其在后续形成的钼酸铋晶体能沿着凹凸棒石骨架生长，不仅有利于形成异质结，而且提高结合力，如果不预先浸渍，则无法使得钼酸铋晶体沿着凹凸棒石骨架生长，难以形成异质结。(4)将步骤(3)制得的悬浊液加入至步骤(2)中，转移至水热釜，160-180℃条件下水热10-24h，抽滤，洗涤，干燥，即可制得氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合材料。本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用水热法制备氧化铁改性的凹凸棒石/钼酸铋复合材料，具有方法简单，易于操作，成本低廉等优点。本专利技术所利用的凹凸棒石具有廉价易得，具有较好的的吸附性能和更多的活性位点，酸化处理后进行浸渍处理可用作催化剂的优良载体。通过将氧化铁进入凹凸棒石结构上热处理后生成氧化铁量子点(氧化铁量子点是指尺寸小于或者接近激子波尔半径，一般直径不超过10nm)，提升了凹凸棒石的光响应性。然后再在其上负载Bi2MoO6纳米晶，Fe2O3和Bi2MoO6形成异质结，协同提高载流子分离效率。将钼酸钠(Na2MoO4·2H2O)与氧化铁改性的凹凸棒石一起超声分散，目的在于预先将MoO42-离子与改性凹凸棒石孔隙结构中的氧化铁量子点预结合，便于Bi2MoO6晶体在凹凸棒石上原位生长两者间形成异质结有效提升载流子分离效率。附图说明图1是在氧化铁改性凹凸棒石和实施例2中复合材料的TEM图；图1(a)，(b)为氧化铁改性凹凸棒石材料，从图中可见到氧化铁量子点沉积于凹凸棒石结构上；图1(c)为实施例2所制备的复合材料的图像，从图中了见到凹凸棒石表面包覆着致密的钼酸铋晶体，图1(d)高倍图中可清晰见到氧化铁与钼酸铋的晶格线，两者间紧密结合在一起。图2是实施例1-3、对比例1-2降解盐酸四环素的性能图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实验中所用降解性能测试，实验以盐酸四环素为降解对象，以300W高压汞灯为光源。称量0.10g催化剂投加到光化学反应仪中，再加入配置好的盐酸四环素溶液(20mg/L，100mL)，在室温下。开启磁力搅拌装置，从瓶底部通入空气鼓泡，暗吸附30min，使其达到吸附脱附平衡，然后开启汞灯(载有滤光片，滤除紫外光，波长>420nm条件下测得的)，定期取样10mL，离心分离后取上层清液，于UV-3600型紫外可见分光光度计上测定其在波长为352nm处的吸光度，降解率通过下式计算：η＝(1-At/A0)×100％其中：η为降解率(％)，A0为原液吸光度，At为t时间后溶液吸光度本专利技术的氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合材料的制备过程具体如下：实施例1(1)先制备氧化铁改性的凹凸棒石：取5.0g凹凸棒石加入40mL盐酸溶液中(4M)制成分散浆，80℃条件下水热搅拌12h，获得酸化凹凸棒石材料；随后，将酸化后的凹凸棒石加入至80mL的氯化铁溶液(4M)中浸渍搅拌，80℃蒸干后500℃热处理2h，制得氧化铁改性的凹凸棒石。(2)将1mmol的五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)分散到40mL的乙二醇溶液中，磁力搅拌30min，直至形成澄清的透明溶液；(3)将0.5mmol的钼酸钠(Na2MoO4·2H2O)与1496.2mg氧化铁改性的凹凸棒石置于去离子水中超声分散30min,获得均匀地悬浊液；(4)将步骤(3)制得的悬浊液加入至步骤(2)中，转移至水热釜，160℃条件下水热12h，抽滤，洗涤，干燥，即可制得钼酸铋的质量含量为30％的氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于降解盐酸四环素的光催化剂，其特征在于：所述光催化剂为氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于降解盐酸四环素的光催化剂，其特征在于：所述光催化剂为氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合材料。


2.一种如权利要求1所述用于降解盐酸四环素的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备步骤包括：
(1)取凹凸棒石加入盐酸溶液中制成分散浆，水热搅拌一段时间，获得酸化凹凸棒石材料；随后，将酸化后的凹凸棒石加入至氯化铁溶液中浸渍搅拌，蒸干后热处理，制得氧化铁改性的凹凸棒石。
(2)将五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)分散到乙二醇溶液中，搅拌至澄清的透明溶液；
(3)将钼酸钠(Na2MoO4·2H2O)与氧化铁改性的凹凸棒石置于去离子水中超声分散，获得均匀地悬浊液；
(4)将步骤(3)制得的悬浊液加入至步骤(2)中透明溶液，转移至水热釜水热反应，反应后抽滤，洗涤，干燥，制得氧化铁改性凹凸棒石/钼酸铋复合材料。


3.如权利要求2所述用于降解盐酸四环素的光催化剂的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚超，尹克诚，左士祥，李霞章，刘文杰，吴凤芹，严向玉，王灿，
申请(专利权)人：江苏纳欧新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32