【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化，涉及一种光催化剂，尤其涉及一种层状双金属氢氧化物、光催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着城市化和工业化的发展，含有偶氮染料、农用化学品、个人护理产品、医药产品和芳香族化合物等工业污染物被不断排入水体，水污染已成为世界性问题。这些有害污染物的生物降解性低、稳定性差、毒性高，而且会长期存留在环境中，因而对环境和人类健康产生巨大影响。
2、吸附、光催化和光-芬顿等方式可以有效清除水体中的污染物，其中，光催化氧化法因成本低、效率高而备受关注。光催化剂可将有机污染物降解为co2和h2o以及其他无机酸。常见半导体催化剂，如二氧化钛(tio2)、氧化锌(zno)等，普遍存在诸如禁带宽度大、易发生光腐蚀及溶液中易团聚等问题，使其实际催化效率较低，限制了光催化的实际应用。而金属有机框架和石墨烯基材料等材料虽具有卓越的光降解性能，但这些材料也存在环境问题。因此，进一步发展绿色、高活性、高稳定性的光催化剂具有重要意义。
3、层状双氢氧化物(ldh)是一类由两种或两种以上金属元素组成的金属氢氧化物，是一种主-客体层状固体，由带正电荷、含有m(oh)6八面体(m表示金属阳离子)的青金石状层组成，阴离子和水分子被限制在层间。ldh具有独特的二维(2d)结构和良好的可调谐性，及出色的吸附特性和催化能力，其应用于净化受污染水体的技术受到了全世界的关注。cn113058543a公开了仿“呼吸-光合作用”的分层tio2/ldh吸附剂在降解水体中有机污染物中的应用，该吸附剂以层状双氢氧化物ldh作为基底，以ti
4、空心玻璃微珠(hgbs)是一种无机材料，其尺寸在10到100微米之间。它具有完美的球形形态，表面光滑，具有空心结构，具有优良的分散性、高流动性、低密度和优越的隔热性能，被广泛应用于航空航天、深海勘探和储氢领域。选择合适的载体材料，将ldh与载体复合，通过二者的协同作用，进一步提升ldh的应用效果。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种层状双氢氧化物、光催化剂及其制备方法与应用，利用钛的良好光催化活性制备层状双氢氧化物，并在玻璃微珠原位包覆，提升光催化剂的吸附和降解效果。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种层状双氢氧化物，所述层状双氢氧化物中的金属元素包括钛和第二金属，所述第二金属为铁或铜；
4、所述层状双氢氧化物中，钛的含量为0.1-2％。
5、本专利技术提供的层状双氢氧化物以光催化活性好的钛为层状双氢氧化物的金属阳离子，钛分散降低了带隙，提升了光诱导载流子的转移和分离，可以显著提升层状双氢氧化物的可见光催化活性，可以有效降解罗丹明b、苯、甲苯和己烯等有机污染物，层状双氢氧化物中钛的用量低，一方面减少贵金属钛的用量，另一方面，钛过量反而导致tio2聚集，侵蚀层状双氢氧化物的吸附点，导致光催化活性降低。同时，将铁或铜作为第二金属，铁离子的氧化还原活性增强了有机污染物的分解，为吸附和降解污染物的催化过程提供途径，铜离子在有机污染物氧化的反应中有优异的催化性能。
6、所述层状双氢氧化物中，钛的含量为0.1-2％，例如可以是0.1％、0.2％、0.4％、0.5％、0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、1.8％或2％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
7、第二方面，本专利技术提供一种第一方面所述的层状双氢氧化物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
8、(1)将钛源和第二金属源形成悬浮液；
9、(2)将步骤(1)所得悬浮液进行陈化。
10、本专利技术提供的制备方法可以以任何钛、铁或铜源为原料，采用本专利技术提供的方法可以将四价钛阳离子掺入ldh结构，提升其性能，钛所需量低，合成成本低廉，易于规模生产。
11、优选地，步骤(1)所述钛源包括四氯化钛。
12、优选地，步骤(1)所述第二金属源包括第二金属的硝酸盐和/或氯化盐。
13、优选地，步骤(2)所述陈化的温度为130-140℃，例如可以是130℃、132℃、134℃、135℃、136℃、138℃或140℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
14、优选地，步骤(2)所述陈化的时间为36-48h，例如可以是36h、38h、40h、42h、44h、45h、46h或48h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
15、优选地，步骤(2)所述陈化后进行固液分离、洗涤和干燥。
16、第三方面，本专利技术提供一种层状双氢氧化物负载的光催化剂，所述光催化剂为空心玻璃微珠负载第一方面所述的层状双氢氧化物。
17、本专利技术提供的光催化剂以玻璃微珠为载体，负载层状双氢氧化物，利用层状双氢氧化物良好的光催化活性，具有合适的带隙，可在可见光下催化降解有机污染物；同时，玻璃微珠作为载体，中空玻璃微珠重量轻，孔隙度高，其空心结构利于层状双氢氧化物的封装，从而增加其光催化的有效表面积，并可浮于水面，改善光催化剂的光-电子作用环境，再者，中空玻璃微珠的透明性质有利于光的穿透，确保了封装的光催化剂获得足够的光来进行有效的光催化反应，此外，空心玻璃微珠具有化学惰性，为光催化剂提供了稳定的支撑，它可以承受各种环境条件而不会降解，使其适合长期使用在水净化系统中。
18、第四方面，本专利技术提供一种第三方面所述的光催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
19、(a)将玻璃微珠进行预处理；
20、(b)将层状双氢氧化物形成溶胶；
21、(c)将预处理后的玻璃微珠与步骤(b)所得溶胶混合，干燥后进行陈化；
22、步骤(a)与步骤(b)不分先后顺序。
23、优选地，步骤(a)所述预处理的试剂包括氢氧化钠和/或碳酸氢钠。
24、优选地，步骤(c)所述干燥的温度为80-85℃，例如可以是80℃、81℃、82℃、83℃、84℃或85℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
25、优选地，步骤(c)所述干燥的时间为2-3h，例如可以是2h、2.2h、2.4h、2.5h、2.6h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
26、优选地，步骤(c)所述陈化的温度为500-600℃，例如可以是500℃、520℃、540℃、550℃、560℃、580℃或600℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
27、优选地，步骤(c)所述陈化的时间为2-3h，例如可以是2h、2.2h、2.4h、2.5h、2.6h、2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种层状双氢氧化物，其特征在于，所述层状双氢氧化物中的金属元素包括钛和第二金属，所述第二金属为铁或铜；
2.一种如权利要求1所述的层状双氢氧化物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钛源包括四氯化钛；
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述陈化的温度为130-140℃；
5.一种层状双氢氧化物负载的光催化剂，其特征在于，所述光催化剂为空心玻璃微珠负载权利要求1所述的层状双氢氧化物。
6.一种如权利要求5所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述预处理的试剂包括氢氧化钠和/或碳酸氢钠。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)所述干燥的温度为80-85℃；
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)所述陈化的温度为500-600℃；
10.一种如权
...【技术特征摘要】
1.一种层状双氢氧化物，其特征在于，所述层状双氢氧化物中的金属元素包括钛和第二金属，所述第二金属为铁或铜；
2.一种如权利要求1所述的层状双氢氧化物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钛源包括四氯化钛；
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述陈化的温度为130-140℃；
5.一种层状双氢氧化物负载的光催化剂，其特征在于，所述光催化剂为空心玻璃微珠负载权利要求1所述的层状双氢氧化物。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：陈岚，金莎·法蒂玛，葛广路，张睿毅，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：
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