本发明专利技术公开了一种具有可见光催化活性的复合材料及其制备方法，所述的复合材料是由有机柱撑粘土和ZnTiO3/TiO2经过改性的材料复合制得。其中有机柱撑粘土的制备是将有机柱化剂和粘土原土进行插层反应后得到；ZnTiO3/TiO2通过溶胶-凝胶法制备得到；随后将ZnTiO3/TiO2和有机柱撑粘土混合制得具有可见光催化活性的复合材料ZnTiO3/TiO2-有机柱撑粘土。复合材料ZnTiO3/TiO2-有机柱撑粘土与单纯的TiO2相比，在可见光波长里具有很好的响应度；同时，利用有机柱撑粘土作为载体，也有利于提高其吸附性能。此外，本发明专利技术的制备工艺简单，无需特殊专用装备，投资少，成本低，便于推广。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化
，特别涉及。
技术介绍
光催化作为一种高级氧化技术，在工业和环境领域已显示出广阔的应用前景。光催化技术关键是光催化剂，TiO2 (二氧化钛)因其具有催化活性高、稳定性好、价廉、环境友好等特点，一直是人们研究的主要热点之一。然而，TiO2的粒径较小，带隙较宽，且光生电子易与空穴复合，使其难以在实际中得到广泛的应用。从应用角度考虑，目前对TiO2光催化剂的研究主要有两个方面:一是提高其可见光催化效率；二是催化剂的固载。前者可通过金属或非金属掺杂、表面光敏化、半导体复合等方法实现，后者则是研究光催化剂的负载载体，以方便其实现回收再利用。粘土矿物广泛存在于各种地质体中，是一类具有层状结构含有不同化学组成、结构和表面性质各异的岩石，由于它们具有颗粒微小、比表面积大、吸附性能良好等特征，使它们非常适合作为载体材料。TiO2与粘土的复合不仅可以提高TiO2的光催化活性，而且粘土良好的吸附性能可以大大增强光TiO2与目标反应物的接触速率，同时TiO2颗粒经固载后，沉降性能得到了显著提高，通过一般沉降手段即可实现固液分离，达到了催化剂回收再利用的目的，完全符合固载技术的应用要求。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺点与不足，本专利技术的首要目的是提供一种具有可见光催化活性的复合材料。·本专利技术的另一目的是提供所述的可见光催化活性的复合材料的制备方法。本专利技术的目的可·通过下述技术方案实现:—种具有可见光催化活性的复合材料的制备方法，包括以下操作步骤:(I)有机柱撑粘土的制备:粘土矿物经粉碎后过200目筛，放置于60 80°C干燥箱中干燥I 2天，即为粘土原土 ；取20重量份的粘土原土，按粘土原土与蒸馏水的质量比为1:10的比例，将粘土原土分散于水中形成悬浮浆液；后加入相当于粘土原土阳离子交换容量(CEC) 0.5^2倍物质的量的有机柱化剂，在60°C的水浴恒温条件下搅拌2h，放置过夜。产物以去离子水清洗至无Br-存在，90°C下烘干，充分研磨并过200目筛后则可制得有机柱撑粘土 ；(2)目标样品ZnTiO3AiO2的制备:按摩尔比[Zn+2]/[Ti+4] = I的比例，在磁力搅拌下将2.5g乙酸锌加入到IOOml无水乙醇中，经Ih后形成无色透明溶液；此后往该溶液中加入ImLl.2mol/L的盐酸，按Zn2+与Ti4+摩尔比1:1向其中加入3.9ml钛酸四丁酯，搅拌Ih后得到浅黄色稠状溶液，此为溶胶；将在常温、常压下水解24h形成的溶胶置于45°C水浴中12h即得凝胶，凝胶在真空(55°C和-0.1Pa)下干燥12h，得淡黄色前躯体；将前躯体置于马弗炉中于600°C下焙烧后，充分研磨并过200目筛后即得目标样品ZnTi03/Ti02 ；(3)ZnTi03/Ti02-有机柱撑粘土 按照质量百分比[有机柱撑粘土]:[蒸馏水]=I 10配制有机柱撑粘土的悬浮浆液，将ZnTi03/Ti02按照质量百分比为20 100%负载用量，加到有机柱撑粘土的悬浮浆液中，室温下强力搅拌12h，抽滤并在90°C干燥2天，充分研磨后过200目筛即得最终产品ZnTi03/Ti02-有机柱撑粘土 ；步骤(I)所述的粘土矿物为蒙脱石、蛭石、累托石、坡缕石、伊利石或云母中的一种或两种以上的混合物；步骤(I)所述有机柱撑粘土的细度优选80 200目，为有机柱撑蒙脱石、有机柱撑蛭石、有机柱撑累托石、有机柱撑坡缕石、有机柱撑伊利石或有机柱撑絹云母中的一种或两种以上混合物；步骤(I)所述的阳离子交换容量(CEC)是根据《岩石矿物分析》描述的测试方法测定;步骤(I)所述有机柱化剂为十烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵中的一种；步骤(I)所述的无Br-存在是通过以Ag+检验，即取产物以去离子水洗涤后的上清液2mL,往上清液中滴加含Ag+的溶液后没有沉淀产生,即可认为产物无存在；步骤(3)所述的[有机柱撑粘土 ]:[蒸馏水]:[ZnTi03/Ti02]按照质量比的比例为 1:10:0. 2 I ;采用上述技术方案可制备得到具有可见光催化活性的ZnTi03/Ti02-有机柱撑粘土复合材料。本专利技术的作用原理为( I) 一般来说，每种晶体都有不同程度的晶格缺陷，只有在近似绝对零度下才是完美的。如单纯的二氧化钛只有在紫外光的照射才能显现出光催化性能，但经过掺杂改性后，外来物质会掺入到二氧化钛的晶体当中，使得原有的晶格缺陷被置换，置换后的缺陷使光生电子-空穴有效地分离并抑制其二次复合，从而增加光催化反应的量子效率，提高催化剂的催化性能。此外，某些外来物质的掺入还可以扩展二氧化钛的光吸收波长范围，使其获得可见光催化活性；(2)高表面活性的粘土矿物具有很强的离子交换性能、高比表面积和表面活性，尤其是经过有机改性后，粘土矿物本身原有的物理化学性质发生较大的变化，可增强吸附能力；(3) TiO2负载粘土就是利用粘土矿物层间离子或分子的可交换性，通过离子交换等方法将低聚、高聚合羟基钛阳离子(或复合阳离子)引入其层间域，经热处理方式，形成具有分子级网孔状结构的复合材料；在此过程中，粘土矿物起到了以下四个作用①降低TiO2的能带隙，增强TiO2在可见光范围的光响应度；②减少TiO2受光激发时光生电子与空穴的复合几率，提高TiO2的光催化活性粘土矿物具有较大的比表面积和较强的吸附能力，会将目标物富集到TiO2表面，从而加快催化反应速率；④增强TiO2光催化剂的沉降性能，并实现回收利用。所以TiO2-粘土复合光催化材料具有比单纯TiO2或者单纯粘土矿物更高的光催化性能和吸附性能。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果本专利技术针对二氧化钛作为光催化剂存在着可见光催化效率低、难以回收再利用等缺点，采用了一整套制备方法及工艺。首先对作为载体的粘土矿物进行柱撑，然后通过金属化合物掺杂的方式对二氧化钛进行改性，最后将改性后的二氧化钛负载到有机柱撑粘土上，最终获得目标产品。这套制备方法实用性强、操作简易，便于推广。用本专利技术制备的ZnTi03/Ti02-有机柱撑粘土复合材料，不仅能增强二氧化钛在可见光范围里的响应程度，同时也解决了回收再利用难的问题。此外，本专利技术投资少，无需特殊专用装备，所需原料简单，如作为二氧化钛载体的粘土是一种常见的在自然界中分布广泛的硅酸盐层状矿物，它不仅能增强吸附性能，且对环境友好，不会对环境造成污染。附图说明图1是提纯蒙脱石、有机柱撑蒙脱石、ZnTi03/Ti02-有机柱撑蒙脱石和ZnTi03/Ti02的X射线粉晶衍射谱图。图2是单纯Ti02、ZnTiO3AiO2和ZnTi03/Ti02_有机柱撑蒙脱石的紫外_可见吸收光谱图。图3是不同催化剂对亚甲基蓝溶液的光催化降解图。具体实施例方式下面结合实例和附图对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实例lZnTi03/Ti02-有机柱撑蒙脱石 CTABI8(I)有机柱撑蒙脱石。_18:蒙脱石矿物经粉碎后过200目筛，放置于60°C的干燥箱中干燥2天，即为蒙脱石原土 ；取20重量份的蒙脱石原土，按蒙脱石原土与蒸馏水的质量比为1:10的比例，将原土分散于水中形成悬浮浆液；后加入相当于蒙脱石原土阳离子交换容量(CEC) I本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有可见光催化活性的复合材料的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：（1）有机柱撑粘土的制备：粘土矿物经粉碎后过200目筛，放置于60～80℃干燥箱中干燥1～2天，即为粘土原土；取20重量份的粘土原土，按粘土原土与蒸馏水的质量比为1:10的比例，将粘土原土分散于水中形成悬浮浆液；后加入相当于粘土原土阳离子交换容量0.5～2倍物质的量的有机柱化剂，在60℃的水浴恒温条件下搅拌2h，放置过夜；产物以去离子水清洗至无Br?存在，90℃下烘干，充分研磨并过200目筛后则可制得有机柱撑粘土；（2）目标样品ZnTiO3/TiO2的制备：按摩尔比[Zn+2]/[Ti+4]＝1的比例，在磁力搅拌下将2.5g乙酸锌加入到100ml无水乙醇中，经1h后形成无色透明溶液；此后往该溶液中加入1mL1.2mol/L的盐酸，按Zn2+与Ti4+摩尔比1:1向其中加入3.9ml钛酸四丁酯，搅拌1h后得到浅黄色稠状溶液，此为溶胶；将在常温、常压下水解24h形成的溶胶置于45℃水浴中12h即得凝胶，凝胶在55℃和?0.1Pa的真空条件下干燥12h，得淡黄色前躯体；将前躯体置于马弗炉中于600℃下焙烧后，充分研磨并过200目筛后即得目标样品ZnTiO3/TiO2；（3）ZnTiO3/TiO2?有机柱撑粘土：按照质量百分比[有机柱撑粘土]:[蒸馏水]＝1:10配制有机柱撑粘土的悬浮浆液，将ZnTiO3/TiO2按照质量百分比为20～100%负载用量，加到有机柱撑粘土的悬浮浆液中，室温下强力搅拌12h，抽滤并在90℃干燥2天，充分研磨后过200目筛即得最终产品ZnTiO3/TiO2?有机柱撑粘土。...
【技术特征摘要】
1.一种具有可见光催化活性的复合材料的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤: (1)有机柱撑粘土的制备:粘土矿物经粉碎后过200目筛，放置于60 80°C干燥箱中干燥I 2天，即为粘土原土 ；取20重量份的粘土原土，按粘土原土与蒸馏水的质量比为1:10的比例，将粘土原土分散于水中形成悬浮浆液；后加入相当于粘土原土阳离子交换容量0.5 2倍物质的量的有机柱化剂，在60°C的水浴恒温条件下搅拌2h，放置过夜；产物以去离子水清洗至无Br—存在，90°C下烘干，充分研磨并过200目筛后则可制得有机柱撑粘土 ; (2)目标样品ZnTiO3AiO2的制备:按摩尔比[Zn+2]/[Ti+4]= I的比例，在磁力搅拌下将2.5g乙酸锌加入到IOOml无水乙醇中，经Ih后形成无色透明溶液；此后往该溶液中加入ImLl.2mol/L的盐酸，按Zn2+与Ti4+摩尔比1:1向其中加入3.9ml钛酸四丁酯，搅拌Ih后得到浅黄色稠状溶液，此为溶胶；将在常温、常压下水解24h形成的溶胶置于45°C水浴中12h即得凝胶，凝胶在55°C和-0.1Pa的真空条件下干燥12h，得淡黄色前躯体；将前躯体置于马弗炉中于600°C下焙烧后，充分研磨并过200目筛后即得目标样品ZnTi03/Ti02 ； (3)ZnTi03/Ti02-有机柱撑粘土:按照质量百分比[有机柱撑粘土]:[蒸馏水]=1:10配制有机柱撑粘土的悬浮浆液，将ZnTi03/Ti02按照质量百分比为20 100%负载用量，力口到有机柱撑粘土的...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴平霄，吴良兴，朱能武，党志，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。