一种Bi5O7I/煅烧水滑石复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种Bi5O7I/煅烧水滑石复合材料及其制备方法，属于化学化工与功能材料技术领域。Bi5O7I/煅烧水滑石复合材料为在煅烧水滑石基底上负载Bi5O7I；其中煅烧水滑石为锌铝铋煅烧水滑石(ZnAlBi

【技术实现步骤摘要】
一种Bi5O7I/煅烧水滑石复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种Bi5O7I/煅烧水滑石复合材料及其制备方法和应用，属于化学化工与功能材料


技术介绍

[0002]随着工业的迅速发展, 环境污染情况加剧, 水体污染成为急需解决的重要问题之一, 而重金属铬(Cr)污染是其中一种比较严重的水体污染。在废水中重金属Cr主要以Cr(Ⅲ)和Cr(
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)两种价态形式存在，其中Cr(
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)的毒性约为Cr(Ⅲ)的100倍，并且在自然条件下不易降解，非常容易被人体吸收，对人体健康有着严重的威胁。
[0003]目前对Cr(
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)常见的去除手段有膜分离法、吸附法、化学沉淀法、电解法、光催化降解法等。在这些方法中，吸附法由于其成本低廉、效率高等优点而被广泛使用。常用的吸附剂为层状双金属氢氧化物—水滑石，是一类结构类似于水镁石的二维阴离子黏土，其层板是由可调控的二价和三价金属阳离子构成，层间由可交换的阴离子来平衡电荷。水滑石由于其较大的比表面积、较好的离子交换性能和较好的热稳定性而备受关注。当水滑石在低温下煅烧后，会形成混合金属氧化物，由于水滑石的“记忆效应”，这种混合金属氧化物会在水溶液中恢复其层状结构，这种特性经常被用来吸附去除一些阴离子型污染物。
[0004]但吸附法也存在吸附剂吸附位点有限不能完全去除六价铬等缺点，并且吸附剂吸附后只是将Cr(
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)从水中转移，Cr(
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)仍然存在，后续仍需要对吸附剂进行一系列的处理，这使其也难以成为有效的去除Cr(
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)的方法。近年来，通过光催化将Cr(
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)还原为无毒的Cr(Ⅲ)的方法也引起了人们的广泛关注。Bi元素对可见光具有一定活性，近年来一系列的Bi基半导体在光催化领域引起了广泛关注，Bi
3+
的掺杂会在一定程度上提高光催化活性，降低电子空穴复合率。碘氧化铋是一种新型光催化剂，具有合适的禁带宽度，对可见光具有一定的响应，其中Bi5O7I型碘氧化铋由于其富铋富氧型结构，使其具有合适的导带位置，而引起了人们的广泛关注。为了提高光催化效果和Cr(
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)的去除率，研究者们选择将光催化剂负载在具有吸附效果的吸附剂载体上，以此来实现吸附和光催化共同去除Cr(
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)。
[0005]现有技术中报道了一些将光催化半导体与水滑石复合用于Cr(
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)去除的材料，例如，公开号为CN109529793A的中国专利文献报道先制备磁性ZnAl-LDHs后，再将磁性水滑石与二氧化钛(TiO2)复合得到复合材料，该方法制得的复合材料仅对紫外光具有吸收，无法利用可见光进行光催化降解Cr(
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)；公开号为CN109569561A的中国专利文献报道将石墨烯与ZnAlTi-LDHs复合，后再空气中煅烧得到复合材料，该方法制得的复合材料在可见光下降解Cr(
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)浓度较低，效果有限；Bin等人将g-C3N4与CoFe-LDHs复合，然后在空气中煅烧得到复合材料，该方法制得的复合材料具有较好的吸附和光催化去除Cr(
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)的效果，但是光催化降解时使用的是300W的氙灯，运行设备功率大，耗能高。
[0006]因此，如何制备一种对可见光有吸收，吸附光催化效果好，降解时耗能低的材料用于废水处理变得尤为重要。

技术实现思路

[0007]本专利技术解决的第一个技术问题是提供一种既可以吸附，又能在自然光下具有光催化性能去除Cr(
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)的材料。
[0008]Bi5O7I/煅烧水滑石复合材料：煅烧水滑石为锌铝铋煅烧水滑石(ZnAlBi-LDO)，其中Zn：Al：Bi的摩尔比为3：1-x：x，0.01≤x≤0.1；复合材料中，Bi5O7I与锌铝铋水滑石(ZnAlBi-LDHs)的质量比为1：5~1：15。
[0009]本专利技术Bi5O7I/煅烧水滑石复合结构不仅可以提供丰富的吸附位点，同时在可见光下具有光催化还原能力，可以将Cr(
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)还原为无毒的Cr(Ⅲ)，显著提升了Cr(
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)去除能力。本专利技术的Cr(
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)去除能力优于单独的Bi5O7I和煅烧水滑石。
[0010]本专利技术解决的第二个技术问题是提供一种Bi5O7I/煅烧水滑石复合材料的制备方法。
[0011]Bi5O7I/煅烧水滑石复合材料的制备方法，包括以下步骤：a、取硝酸锌(Zn(NO3)2·
6H2O)和硝酸铝(Al(NO3)3·
9H2O)溶解于水，硝酸铋(Bi(NO3)3·
5H2O)溶解于硝酸(HNO3)，得到混合金属盐溶液，取氢氧化钠(NaOH)和无水碳酸钠(Na2CO3)溶解于水，得到混合碱溶液，将混合金属盐溶液和混合碱溶液同时缓慢滴加搅拌混合，滴加过程中控制反应液的pH值为8~9，滴加结束后将反应液置于干燥箱内晶化，将晶化后的产物离心洗涤干燥，研磨后得到ZnAlBi-LDHs；b、取Bi(NO3)3·
5H2O溶解于乙二醇中，得到Bi(NO3)3溶液，将碘化钾(KI)溶解于水中，得到KI溶液，将KI溶液缓慢滴加进Bi(NO3)3溶液中并搅拌，滴加完毕后，调节反应液的pH值，将反应液转移至内有聚四氟乙烯衬套的高压反应釜中，置于干燥箱内水热生长；c、将步骤b中水热反应后的产物离心洗涤至上清液为中性，干燥研磨后得到Bi5O7I，将Bi5O7I与步骤a中所得的ZnAlBi-LDHs置于水中，搅拌并超声复合1h后，即得到Bi5O7I/ZnAlBi-LDHs复合材料前体；d、将步骤c所得的Bi5O7I/ZnAlBi-LDHs复合材料前体离心干燥研磨后，在空气中煅烧，即得到所述的Bi5O7I/煅烧水滑石复合材料。
[0012]在一种实施方式中，步骤a中，混合金属盐溶液中，Bi(NO3)3在总的三价金属硝酸盐中所占摩尔比为1%~10%；如果Bi(NO3)3浓度过大，则难以形成水滑石结构，影响吸附效果。
[0013]优选的，Bi(NO3)3在总的三价金属硝酸盐中所占摩尔比值为1%~5%；更优选的，Bi(NO3)3在总的三价金属硝酸盐中所占摩尔比值为3%，在该比值下，产品的综合效果最好。
[0014]在一种实施方式中，步骤a中，反应液的晶化温度为50~130℃；优选的，反应液的晶化温度为50℃。
[0015]在一种实施方式中，步骤b中，反应液的pH值为10~14；优选的，反应液的pH值为12~13。
[0016]在一种实施方式中，步骤b中，水热温度为120~180℃；优选的，水热温度为150℃。
[0017]在一种实施方式中，步骤c中，Bi5O7I与ZnAlBi-LDHs的质量比为1：5~1：15；优选的，Bi5O7I与ZnAlBi-LDHs的质量比为1：10。
[0018]在一种实施方式中，步骤d中，煅烧温度为200~500℃；如果煅烧温度＞5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Bi5O7I/煅烧水滑石复合材料，其特征在于：煅烧水滑石为锌铝铋煅烧水滑石(ZnAlBi-LDO)，其中Zn：Al：Bi的摩尔比为3：1-x：x，0.01≤x≤0.1；复合材料中，Bi5O7I与锌铝铋水滑石(ZnAlBi-LDHs)的质量比为1：5~1：15。2.如权利要求1所述的Bi5O7I/煅烧水滑石复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、取硝酸锌(Zn(NO3)2·
6H2O)和硝酸铝(Al(NO3)3·
9H2O)溶解于水，硝酸铋(Bi(NO3)3·
5H2O)溶解于硝酸(HNO3)，得到混合金属盐溶液，取氢氧化钠(NaOH)和无水碳酸钠(Na2CO3)溶解于水，得到混合碱溶液，将混合金属盐溶液和混合碱溶液同时缓慢滴加搅拌混合，滴加过程中控制反应液的pH值为8~9，滴加结束后将反应液置于干燥箱内晶化，将晶化后的产物离心洗涤干燥，研磨后得到ZnAlBi-LDHs；b、取Bi(NO3)3·
5H2O溶解于乙二醇中，得到Bi(NO3)3溶液，将碘化钾(KI)溶解于水中，得到KI溶液，将KI溶液缓慢滴加进Bi(NO3)3溶液中并搅拌，滴加完毕后，调节反应液的pH值，将反应液转移至内有聚四氟乙烯衬套的高压反应釜中，置于干燥箱内水热生长；c、将步骤b中水热反应后的产物离心洗涤至上清液为中性，干燥研磨后得到Bi5O7I，将Bi5O7I与步骤a中所得的ZnAlBi-LDHs置于水中，搅拌并超声复合1h后，即得到Bi5O7I/ZnAlBi-LDHs复合材料前体；d、将步骤c所得的Bi5O7I/ZnAlBi-LDHs复合材料前体离心干燥研磨后，在空气中煅烧，即得到所述的Bi5O7I/煅烧水滑石复合材料。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文涛，张继勇，张佩聪，黄艺，黄雪，王晓萌，许心茹，王特深，肖江国，于鑫淼，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：