一种凹凸棒土复合光催化剂的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种凹凸棒土复合光催化剂的合成方法，首先凹凸棒土经过去离子水搅拌、超声、蒸煮得超细凹凸棒土悬浮液；其次ｐＨ＝１～３的盐酸溶解ＳｎＣｌ↓［２］，向其中加入超细化的凹凸棒土，ＮＨ↓［３］.Ｈ↓［２］Ｏ调节ｐＨ＝４～７，使Ｓｎ↑［２＋］逐渐水解直至形成胶体，干燥后焙烧除去有机物和结晶水得到催化材料Ａｔｔ－ＳｎＯ↓［２］；最后体积比为１∶２－４的钛酸正丁酯／乙醇的混合溶液中加入ｎ↓［ＳｎＯ２］／ｎ↓［ＴｉＯ２］为１／１－３的Ａｔｔ－ＳｎＯ↓［２］，再加入质量分数１～５％的去离子水的乙醇溶液，使钛酸正丁酯逐渐水解直至形成胶体，干燥焙烧得到凹凸棒土光催化剂Ａｔｔ－ＳｎＯ↓［２］－ＴｉＯ↓［２］。本发明专利技术的凹凸棒土复合光催化剂既具有良好光降解效果，又具有吸附性和分散性，操作方便，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含有半导体化合物Ti02、Sn02和凹凸棒 土的复合光催化剂，具体涉及一种凹凸棒土复合光催化剂的 合成方法。技术背景凹凸棒石粘土是一种以凹凸棒石为主要成分的天然非 金属粘土矿物，它是一种具有独特层链状结构的晶质水合镁 铝硅酸盐矿物，具有比表面积大、化学稳定性好、吸附能力 强等特征，因而在各行各业中被广泛使用。如利用它的吸附 能力强的特性，可研制脱色剂、吸附剂，用于动植物油的脱 色、精炼以及污水、废水的水处理剂；利用它的质轻、吸水 性强的特性，可研制干燥剂、吸附剂；利用它的耐高温性、 可塑性、粘结性，可研制保温材料和农药、饲料、医药的载 体、分子筛粘结剂等等。但是，凹凸棒土的利用仍然处于初 级阶段，存在利用率低、技术含量小等缺点，如何充分发挥 凹凸棒土的优势、提高其应用价值、拓展应用范围是目前凹 凸棒土研究领域的热点和难点。环境友好型光催化技术具有能耗低，易操作，无二次污染等特点，太阳能在环境治理领域显示了广阔的应用前景。随着锐钛矿型Ti02在紫外光照射下的具有较好催化能力的 发现和进一步研究，利用光催化剂来降解和处理污染物是环 境领域非常活跃的一个研究方向。但是，环境友好型光催化 技术也存在着催化剂回收困难、太阳能利用率低等缺点。因 此，寻求性能优异、价格低廉的催化剂载体，提高太阳能的 利用率，对于充分发挥光催化技术具有重要的意义。近来的研究发现由于不同能级半导体之间光生载流子输 运和分离使二元复合半导体材料如Ti02-CdS复合胶粒、Ti02-Sn02复合薄膜等具有高于单一 Ti02的光催化活性。据文献 报道，硬脂酸法合成Ti02-Sn02复合氧化物的光催化活性已 达到目前国际公认的最好光催化剂P25的水平。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:提供一种凹凸棒土复合光催化剂的 合成方法，以超细化的凹凸棒土为基体，通过原位溶胶-凝胶法合成Sn02-Ti02复合氧化物包覆凹凸棒土的光催化剂 Att-Sn02-Ti02，使该凹凸棒土复合光催化剂的包覆效果好、 比表面大、催化效果好、光降解60min后甲基橙的降解率达 95%，同时使该光催化剂可重复利用，拓宽凹凸棒土的应用 范围。本专利技术的技术解决方案是该合成方法包括以下步骤a) 凹凸棒土超细化将凹凸棒土分散在20 30倍量的去 离子水中，搅拌，超声分散，放入水浴锅中蒸煮l~2d，得超 细凹凸棒土悬浮液；b) Att-Sn02催化材料SnCl2'2H20经pH=l~3的稀HC1 溶解，然后向其中加入1 2倍量的超细化的凹凸棒土，充分 搅拌使其分散完全；在搅拌条件下滴加NH3'H20溶液调节 pH=4 7，使Sn"逐渐水解直至形成胶体；静置陈化，抽滤， 70 卯'C干燥前驱体，研磨后放入100 40(TC马弗炉中焙烧除 去有机物和结晶水，即得到表面包覆一层Sn02的凹凸棒土 催化材料Att-Sn02;c) Att-Sn02-Ti02复合光催化剂以Att-Sn02为基体，向 体积比为1: 2-4的钛酸正丁酯/乙醇的混合溶液中投入 Att-Sn02，搅拌使其充分分散，在搅拌条件下加入质量分数 1~5%的去离子水的乙醇溶液，使钛酸正丁酯逐渐水解直至形 成胶体，静置陈化，抽滤，70 90。C干燥，研磨后放入100 400 "C马弗炉焙烧除去有机物和结晶水，得到Sn02-Ti02半导体 复合氧化物包覆在凹凸棒土表面的光催化剂Att-Sn02-Ti02。本专利技术的中，步 骤b中的NIVH20溶液浓度为l~2mol/L。本专利技术的中，步 骤c中的配比r= nSn02/ nTi02=l/l-3。 本专利技术具有以下优点1、采用溶胶-凝胶法在凹凸棒土 表面原位包覆半导体复合材料，合成的凹凸棒土复合光催化 剂包覆效果好、比表面大、催化效果好；2、由于合成过程中 没有使用其它有机试剂，因而成本低、无环境污染；3、拓 展了凹凸棒土的应用范围，提高了其应用水平，，4、该合成 方法操作方便、成本低，为制备高效光催化材料提供了一条 新途径。附图说明图1为不同配比的Att -Sn02-Ti02的XRD谱图，其中a Att-Ti02, bAtt-Sn02， c Att-Sn02-Ti02 (1/3)图2为凹凸棒土包覆前后的TEM照片，其中a超细化 后的凹凸棒土bAtt-Sn02-Ti02 (1/3)复合光催化剂图3为不同组分的催化剂与降解率的关系，其中1原土 2焙烧后原土， 3 Att-Ti02， 4为Att-Sn02， 5为Att-Ti02-Sn0具体实施方式实例1:依以下步骤合成Att-Sn02-Ti02 (1/3)复合光催 化剂a) 称取15g凹凸棒土分散在450mL去离子水中，搅拌， 超声40min，放入水浴锅中蒸煮2d，制成凹凸棒土悬浮液；b) 称取m(SnCl2.2H20)= 15g，加入600mL pH=3的稀HC1将其溶解，搅拌片刻；然后加入30g超细化的凹凸棒土，搅拌2h使其充分分散；用2mol/L的NH3'H20溶液，调节溶液 的pH-7，搅拌2h，静置陈化ld，抽滤，9(TC干燥前驱体， 研磨后放入400。C马弗炉中焙烧6h，即制得Att-Sn02催化材料。c)称取10g Att-Sn02，投入到60 mL体积比为1/4的钛酸 正丁酯/乙醇的混合溶液中，搅拌2h使其充分分散；滴加含 质量分数5%去离子水的乙醇溶液直至形成胶体，继续搅拌 2h;静置陈化ld，抽滤，9(TC干燥前驱体，研磨后放入400 。C马弗炉中焙烧6h，即制得Att-Sn02-Ti02复合光催化剂。向盛有400mL的40mg/L甲基橙溶液的石英试管中加入 0.4gAtt-Sn(VTi02催化剂，通空气搅拌使粉体充分悬浮，在 300W高压汞灯的照射下，每隔10min取一次溶液进行离心 分离，测上层清夜的吸光度，对比它们的光催化性能，根据 朗伯-比尔定律，计算甲基橙浓度，按下式计算甲基橙的降解 率。降解率％=^^><100%式中Ao ， Ai——分别为降解前后甲基橙的吸光度。本专利技术附图1为不同配比Sn02-Ti02复合氧化物包覆凹 凸棒土产物的XRD谱图，由图可以看出，经Ti02及 Sn02-Ti02复合氧化物包覆后，仍然保留着凹土的结构，同 时具有Ti02和Sn02的晶相，说明产物既具有凹土的结构，又具有包覆氧化物的性质；只有经Sn02包覆后，凹土特征 峰消失，此时凹凸棒土的结构遭到一定程度的破坏。由于 Ti02、 Sn02能级匹配，能有效分离光生电子和空穴，由此推 测，Ti02-Sn02复合氧化物包覆的凹凸棒土应具有更好的光 催化活性。本专利技术附图2为凹凸棒土包覆前后的TEM照片，从图2a 凹凸棒原土的电镜照片可以清晰地看出，凹凸棒土经超细化 后为分散性好的细小的棒状晶体，棒长度一般为lpm;图2b Att -Sn02-Ti02的TEM电镜照片可以看出经氧化物包覆后， 凹凸棒土的表面发生了明显的改变，由于剧烈搅拌使复合颗 粒粒径减小，棱角变的不再分明，有许多细小的金属氧化物 包裹在凹凸棒土表面，煅烧后凹凸棒土的结构特征仍然保留 着，说明凹土的结构没有受到破坏，这进一步说明了金属离 子包覆在凹土表面很成功，既保留了凹土本身的性质，又增 加了金属氧化物的性质，这样使得我们制备的催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凹凸棒土复合光催化剂的合成方法，其特征是该合成方法包括以下步骤：ａ）凹凸棒土超细化：将凹凸棒土分散在２０～３０倍量的去离子水中，搅拌，超声分散，放入水浴锅中蒸煮１－２ｄ，得超细凹凸棒土悬浮液；ｂ）Ａｔｔ－ＳｎＯ↓［２］催 化材料：ＳｎＣｌ↓［２］.２Ｈ↓［２］Ｏ经ｐＨ＝１～３的稀ＨＣｌ溶解，然后向其中加１～２倍量的超细化的凹凸棒土，充分搅拌使其分散完全，在搅拌条件下滴加ＮＨ↓［３］.Ｈ↓［２］Ｏ溶液，调节ｐＨ＝４～７，使Ｓｎ↑［２＋］逐渐水解直至形成胶体，静置陈化，抽滤，７０－９０℃干燥前驱动，研磨后放入１００－４００℃马弗炉中焙烧除去有机物和结晶水，即得到表面包覆一层ＳｎＯ↓［２］的凹凸棒土催化材料Ａｔｔ－ＳｎＯ↓［２］；ｃ）Ａｔｔ－ＳｎＯ↓［２］－ＴｉＯ↓［２］复合光催化剂：以Ａｔ ｔ－ＳｎＯ↓［２］为基体，向体积比为１∶２－４的钛酸正丁酯／乙醇的混合溶液中加入Ａｔｔ－ＳｎＯ↓［２］，搅拌使其充分分散，再加入质量分数１－５％的去离子水的乙醇溶液使钛酸正丁酯逐渐水解直至形成胶体，静置陈化，抽滤，７０－９０℃干燥，研磨后放入１００－４００℃高弗炉焙烧除去有机物和结晶水，得到ＳｎＯ↓［２］－ＴｉＯ↓［２］半导体复合氧化物包覆在凹凸棒土表面的光催化剂Ａｔｔ－ＳｎＯ↓［２］－ＴｉＯ↓［２］。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张莉莉，仲慧，张维光，庄季昌，徐继明，赵朴素，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]