一种新型复合光催化剂及制备方法技术

本发明专利技术涉及光催化剂领域，公开了一种新型复合光催化剂及制备方法，该新型复合光催化剂以改性膨胀珍珠岩为载体负载BiOI而得，改性膨胀珍珠岩为膨胀珍珠岩经硬脂酸改性处理得到。新型复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：步骤一、膨胀珍珠岩预处理：将膨胀珍珠岩经硬脂酸改性处理；步骤二、BiOI/EP复合材料的制备：(1)将五水合硝酸铋添加到乙二醇中配制成溶液A；(2)将碘化钾加入到乙二醇中，配制成溶液B；(3)将改性膨胀珍珠岩添加到溶液B中，而后再将溶液A添加到溶液B中，混合后将混合物倒入聚四氟乙烯反应釜中反应即得。本方案的新型复合光催化剂解决了现有技术中的光催化材料容易沉积在水体底部而导致光催化效率低的问题。易沉积在水体底部而导致光催化效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种新型复合光催化剂及制备方法


[0001]本专利技术涉及光催化剂领域，具体涉及一种新型复合光催化剂及制备方法。

技术介绍

[0002]近几年，光催化材料被应用于含油水体的修复之中。其主要的反应机理为，光催化材料受光照激发之后生成的强氧化性活性基团对碳氢键进行攻击，造成长碳链逐渐断裂分解，最终生成H2O、CO2或小分子含碳有机物。大量含油废水修复实验，主要集中采用二氧化钛改性方式，并在搅拌条件下进行。但由于TiO2具有较宽的带隙能(～3.2eV)，无法在可见光下实现光催化反应，仅能转化低于5％的太阳光；若采用金属或非金属掺杂改性方法，消耗成本过大，且改性效果不明显。
[0003]目前光催化材料多以粉末状态为主，需要依靠机械搅拌达到实验效果，无法应用到实际生产生活中。大部分材料会因沉于水体底部，而无法完成光催化反应。因为只有20％可见光和1％紫外光可以透射到水面下0.5m处，沉入水底后，光催化材料吸光面积大幅度减小，其光利用率会受到影响；并且该金属材料还会对自然环境造成二次污染。因此，亟需开发一种能够在可见光下实现光催化反应的漂浮型光催化剂，以提高光催化效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术意在提供一种新型复合光催化剂及制备方法，以解决现有技术中的光催化材料容易沉积在水体底部而导致光催化效率低的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种新型复合光催化剂，以改性膨胀珍珠岩为载体负载BiOI而得，改性膨胀珍珠岩为膨胀珍珠岩经硬脂酸改性处理得到。
[0006]另一方面，本技术方案提供一种新型复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一、膨胀珍珠岩预处理：将膨胀珍珠岩经硬脂酸改性处理；
[0008]步骤二、BiOI/EP复合材料的制备：
[0009](1)将五水合硝酸铋添加到乙二醇中配制成溶液A；
[0010](2)将碘化钾加入到乙二醇中，配制成溶液B；
[0011](3)将改性膨胀珍珠岩添加到溶液B中，而后再将溶液A添加到溶液B中，混合后将混合物倒入聚四氟乙烯反应釜中反应即得。
[0012]优选的，作为一种改进，硬脂酸与膨胀珍珠岩的质量比为0.8
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1.0:30。
[0013]优选的，作为一种改进，步骤一中，膨胀珍珠岩在改性处理前，置于蒸馏水中，静置后进行烘干处理。
[0014]优选的，作为一种改进，步骤一中，膨胀珍珠岩的而改性处理具体操作为：将膨胀珍珠岩加入到含有硬脂酸的丙酮溶液中，搅拌后密封静止，然后将样品中的丙酮挥发，得到硬脂酸改性的膨胀珍珠岩。
[0015]优选的，作为一种改进，步骤二中，硝酸铋物质的量与膨胀珍珠岩质量之比为1～3：1。
[0016]优选的，作为一种改进，步骤二中，将五水合硝酸铋添加到乙二醇中采用超声溶解。
[0017]优选的，作为一种改进，步骤二中，碘化钾与五水合硝酸铋的物质的量之比为1:1。
[0018]优选的，作为一种改进，步骤二中，聚四氟乙烯反应釜中的反应温度为140℃，反应时间为1h。
[0019]优选的，作为一种改进，步骤二中，反应结束后用无水乙醇和去离子水洗涤。
[0020]本技术方案的原理及有益效果在于：针对现有技术中光催化材料容易沉积在水体底部的问题，专利技术人将研发重点向漂浮型光催化材料聚焦。珍珠岩是一种天然酸性玻璃质火山熔岩，其可在1000～1300℃高温条件下体积迅速膨胀4～30倍，形成多孔材料，故统称为膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩主要由SiO2(～67mol％)、Al2O3(～13mol％)，Na2O(～6mol％)等组成，表面含有硅烷醇羟基团，有助于和光催化材料表面发生键合，形成氢键。本技术方案采用水热法，将膨胀珍珠岩作为负载载体，BiOI负载于其表面，制备成可见光条件下漂浮型功能材料。在研发过程中发现，利用膨胀珍珠岩负载BiOI虽然能够解决传统光催化剂的沉淀问题，但是光催化降解油的效果不甚理想。通过对上述原因进行反向分析：膨胀珍珠岩为硅酸岩矿物质，在其表面存在许多硅氧四面体的不饱和键，为保持键价平衡，其表面极易吸附周围的水分，形成硅醇表面结构。因此，在环境中膨胀珍珠岩颗粒表面表现为极性，在油水界面，更易于吸附极性分子水，不利于溢油清理。为此，专利技术人考虑对膨胀珍珠岩进行改性处理，以硬脂酸进行表面亲油疏水改性，从而改善其对油/水分子的吸附性。通过实验验证，本技术方案以改性后的膨胀珍珠岩单独使用仍表现出一定的油降解能力，利用改性后的膨胀珍珠岩负载BiOI制备而成的光催化剂相较于单独使用膨胀珍珠岩、单独使用改性后的膨胀珍珠岩以及普通膨胀珍珠岩负载BiOI制备而成的光催化剂而言，光催化降解油的效果优势突出。且经稳定性测试结果表明：本技术方案制备而成的2
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BiOI/EP光催化材料经五次循环后质量损失不足5％，且仍能保持80％以上的降解率，且本技术方案的光催化材料漂浮性能好，不会出现沉积在水体底部的问题。
具体实施方式
[0021]下面通过具体实施方式进一步详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。若未特别指明，下述实施方式所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段；所用的实验方法均为常规方法；所用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。
[0022]实施例1
[0023]一种新型复合光催化剂，在改性的膨胀珍珠岩载体上负载BiOI得到。改性膨胀珍珠岩为膨胀珍珠岩经硬脂酸改性处理得到，硬脂酸与膨胀珍珠岩的质量比为0.8
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1.0:30。
[0024]一种新型复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0025]步骤一、膨胀珍珠岩预处理：将10g膨胀珍珠岩放置于含有2L蒸馏水的烧杯中，静置12h后，取表面漂浮白色颗粒，烘箱内85℃下烘干至恒重。取一定量的硬脂酸置于80mL丙酮溶液中，搅拌溶解后，将30g膨胀珍珠岩颗粒加入到含有硬脂酸的丙酮溶液中，用玻璃棒慢速搅拌均匀后，于室温下密封静止30min，然后将样品置于通风橱中，使丙酮完全挥发，需时30min，即可得到硬脂酸改性的膨胀珍珠岩。本实施例中硬脂酸与膨胀珍珠岩的质量比为1.0:30。
[0026]步骤二、BiOI材料的制备：
[0027](1)将4mmol五水合硝酸铋加入到10mL乙二醇中，超声1h，配制成溶液A；
[0028](2)将4mmol碘化钾加入到30mL乙二醇中，搅拌溶解0.5h，配制成溶液B；
[0029](3)将溶液A倒入溶液B中，搅拌2h。最后倒入聚四氟乙烯反应釜中，140℃下反应1h，冷却至室温，用无水乙醇、去离子水洗涤三次，75℃下烘干12h待用。
[0030]步骤三、BiOI/EP复合材料的制备：采用水热合成法制备，具体步骤如下：
[0031](1)在3个装有10mL乙二醇烧杯中，分别加入2、4和6mmol五水合硝酸铋，超声溶解1h，配制成溶液A；
[0032](2)将与硝酸铋相同物质的量碘化钾分别加入到30mL乙二醇中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型复合光催化剂，其特征在于：以改性膨胀珍珠岩为载体负载BiOI而得，改性膨胀珍珠岩为膨胀珍珠岩经硬脂酸改性处理得到。2.根据权利要求1所述的一种新型复合光催化剂，其特征在于：所述硬脂酸与膨胀珍珠岩的质量比为0.8
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1.0:30。3.根据权利要求1或2所述的一种新型复合光催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、膨胀珍珠岩预处理：将膨胀珍珠岩经硬脂酸改性处理；步骤二、BiOI/EP复合材料的制备：(1)将五水合硝酸铋添加到乙二醇中配制成溶液A；(2)将碘化钾加入到乙二醇中，配制成溶液B；(3)将改性膨胀珍珠岩添加到溶液B中，而后再将溶液A添加到溶液B中，混合后将混合物倒入聚四氟乙烯反应釜中反应即得。4.根据权利要求3所述的一种新型复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤一中，膨胀珍珠岩在改性处理前，置于蒸馏水中，静置后进行烘干处理。5.根据权利要求4所述的一种新型...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶文华，李继强，任南琪，
申请(专利权)人：重庆华悦生态环境工程研究院有限公司深圳市智慧双碳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：