一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂及其制备方法，属于光催化剂制备技术领域。本发明专利技术公开的聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂的制备方法，首先将煤矸石粉末和有机酸混合后，得到活化后的煤矸石粉末；将活化后的煤矸石粉末、聚合物和水混合后，进行水热反应，得到反应物，将反应物进行干燥处理后得到聚合物改性煤矸石；然后将含Ag的光催化剂前驱体，与聚合物改性煤矸石材料按照比例均匀分散在溶剂中，混合搅拌，转移到灯光下光照后，进行水热处理，最后经过离心、洗涤后得到一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂；得到的聚合物改性煤矸石能够高效负载Ag系光催化剂，具有优异的光催化性能。有优异的光催化性能。有优异的光催化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于光催化剂制备
，具体涉及一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]煤矸石固废无害化处置与资源化综合利用是煤炭工业发展循环经济的有效途径，对实现矿区生态环境保护具有重要意义，相关研究迫在眉睫。日益严重的水污染物严重威胁着人类社会的发展，因此科研工作者开发了多种技术来去除环境中的污染物，其中半导体光催化技术以其绿色、高效的特点，在环境修复中受到广泛关注。Ag系光催化剂它可以将可持续的太阳能转化为可储存的能源并降解污染物。尽管近年来人们对提高光催化性能进行了多次尝试，但相对较低的光催化效率仍不能满足实际应用的要求，这已成为光催化技术实际应用的主要挑战。
[0003]煤矸石由于积累量大，价格低廉，对煤矸石的综合利用成为了研究的热点和重点。为了对煤矸石能够更加高效的使用，目前针对煤矸石改性方式上仍然存在很大的盲目性，发现的改性方式较少，改性方式的种类不齐全，改性后的煤矸石适用的去除物还不够普遍，需要更加努力探究更优的改性方式。目前对于煤矸石的改性有煅烧、机械、酸碱等手段，但存在不利于回收利用、方法不简单等缺点。
[0004]但是未采用高分子化学聚合物的方式改性煤矸石，将煤矸石得到一种交联状的富有优良催化活性性能的光催化剂，该催化剂区别于常见的光催化剂，便于回收利用，能够将吸附和催化性能结合的方式来处理污染物，该手段具有环保，使用便捷和便于回收等的特点。迄今尚未见有关聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂及其制备方法的报道。若以改性煤旰石为吸附载体Ag系光催化剂复合物，能实现资源的有效利用，还将有助于进一步提高Ag系光催化剂复合物的光催化效率。因此，寻找一种工艺简单、成本低、耗能少、绿色环保的复合光催化剂制备方法具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂及其制备方法，用以解决采用现有方式改性煤矸石存在回收困难、改性单一和环保等技术问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术公开了一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1：将煤矸石粉末和有机酸混合、研磨后，得到活化后的煤矸石粉末；将活化后的煤矸石粉末、聚合物和水混合后，进行水热反应，得到反应物，将反应物进行干燥处理后得到聚合物改性煤矸石；
[0009]S2：将含Ag的光催化剂前驱体、溶剂和聚合物改性煤矸石混合后得到混合物，将混
合物在黑暗条件下采用灯光照射进行原位沉积，随后进行水热反应，经过离心、洗涤后得到一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂。
[0010]进一步地，S1中，所述煤矸石粉末、有机酸、聚合物和水的用量比为(10～30)g：(5～15)mL：(6～10)g：(45～80)mL。
[0011]进一步地，S1中，所述煤矸石粉末是采用煤矸石块经过机械球磨并进行筛分、高温煅烧后得到；所述机械球磨的速率为20Hz～100Hz；机械球磨的时间为8h～24h；所述高温煅烧的温度为500℃～600℃。
[0012]进一步地，S1中，所述水热反应的温度为160℃～200℃，水热反应的时间为6h～24h；所述干燥的温度为50℃～90℃；所述研磨的频率为10Hz～50Hz，研磨的时间为5h～24h。
[0013]进一步地，S1中，所述有机酸为柠檬酸、苹果酸和酒石酸中的一种或多种；所述聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯、壳聚糖和氨基酸中一种或多种。
[0014]进一步地，S2中，所述含Ag的光催化剂前驱体、溶剂和聚合物改性煤矸石的用量比为(5～25)g：(10～45)mL：(5～25)g。
[0015]进一步地，S2中，所述含Ag的光催化剂前驱体为Ag单质或含Ag的化合物。
[0016]进一步地，S2中，所述溶剂为乙二胺、冰醋酸、N,N
‑
二甲基甲酰胺、乙醇和乙二醇中的一种或多种；所述灯光为氙灯灯光、汞灯灯光或金卤灯灯光。
[0017]进一步地，S2中，所述灯光照射的时间为15min～30min。
[0018]进一步地，S2中，所述水热反应的温度为160℃～200℃，所述水热反应的时间为6h～24h。
[0019]本专利技术还公开了采用上述制备方法制备得到的聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术公开了一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂的制备方法，利用聚合物在煤矸石内部形成薄膜，使得煤矸石与聚合物之间的交联并与Ag系光催化剂结成一体，使之具有较好的黏性和光催化性能。由于聚合物的掺入，对煤矸石的孔隙及水溶过程有影响，能够改变煤矸石性能。例如，煤矸石的孔结构改变，提高了煤矸石与Ag系前躯体的黏结性，在光催化过程中能够形成凝胶结构，在使用过程中便于回收。降低二次污染，在制备过程中采用原位沉积法将Ag系光催化剂成功负载能够有效降解污染物，操作简便，易于制备。
[0022]本专利技术还公开了采用上述制备方法制备得到的聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂，由于金属Ag纳米颗粒(NPs)的表面等离子体共振(SPR)效应在可见光下展现出优异的光催化抗菌，对抗生素具有有效的降解降解性能。Ag系光催化剂由于表面的Ag
+
容易被光生电子还原而产生光腐蚀，这严重地削弱了Ag系光催化剂系统的稳定性，进一步影响了它的实际应用。而本专利是利用聚合物改性煤矸石来将Ag系光催化剂吸附在其凝胶表面，与改性煤矸石表面容易聚合物交联，二者相互协同作用在吸附降解的同时，具有防光腐蚀性能，是一种优良的光催化剂。
附图说明
[0023]图1为本专利技术不同样品的SEM图；
[0024]其中：a
‑
煤矸石；b
‑
聚合物改性煤矸石；c
‑
AgBr；d
‑
煤矸石复合AgBr；e，f
‑
聚合物改性煤矸石复合AgBr
[0025]图2为聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂的制备流程示意图；
具体实施方式
[0026]为使本领域技术人员可了解本专利技术的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本专利技术所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
[0027]本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本专利技术的范围，即本
技术实现思路
可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
[0028]本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将煤矸石粉末和有机酸混合、研磨后，得到活化后的煤矸石粉末；将活化后的煤矸石粉末、聚合物和水混合后，进行水热反应，得到反应物，将反应物进行干燥处理后得到聚合物改性煤矸石；S2：将含Ag的光催化剂前驱体、溶剂和聚合物改性煤矸石混合后得到混合物，将混合物在黑暗条件下采用灯光照射进行原位沉积，随后进行水热反应，经过离心、洗涤后得到一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂。2.根据权利要求1所述的一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂的制备方法，其特征在于，S1中，所述煤矸石粉末、有机酸、聚合物和水的用量比为(10～30)g：(5～15)mL：(6～10)g：(45～80)mL；所述煤矸石粉末是采用煤矸石块经过机械球磨并进行筛分、高温煅烧后得到；所述机械球磨的速率为20Hz～100Hz；机械球磨的时间为8h～24h；所述高温煅烧的温度为500℃～600℃。3.根据权利要求1所述的一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂的制备方法，其特征在于，S1中，所述水热反应的温度为160℃～200℃，水热反应的时间为6h～24h；所述干燥的温度为50℃～90℃；所述研磨的频率为10Hz～50Hz，研磨的时间为5h～24h。4.根据权利要求1所述的一种聚合物改性煤矸石复合Ag系光催化剂的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊国栋，李楠，牛育华，宋洁，吴昊地，惠宝丽，王有乾，余双，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：