[发明专利]一种凹凸棒石粘土复合可见光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种凹凸棒石粘土复合可见光催化剂的制备方法，具体地说是一种以凹凸棒石粘土为载体，负载AgBr和TiO₂，制备具有可见光响应的可见光催化剂的方法。 

背景技术

传统的半导体光催化剂TiO₂具有化学稳定性好、低毒性、价廉易得、光催化活性较高的特点，在材料科学和环境工程领域得到了广泛的研究。然而由于TiO₂的禁带较宽，仅吸收波长＜387nm的占太阳光5％的紫外光，极大地制约了TiO₂的光催化应用。因此，许多方法如染料敏化(J.Solid.State.Chem.，2008，181，593-602)、半导体复合(ZL200710024135.1)、负载贵金属(Mater.Lett.，2005，59，2194-2198)和离子掺杂(ZL200710071316.X，ZL03148987.7，CN101301619A)等被用来对TiO₂进行改性以延伸其对可见光的响应，提高其利用太阳光能的效率。采用AgBr修饰TiO₂，也可将TiO₂的响应波长拓展在可见光范围(J.Phys.Chem.B，2006，110，4066-4072；J.Am.Chem.Soc.，2007，129， 9552-9553)。AgBr是光催化剂的可见光活性组分，同时AgBr受光照在其表面生成的Ag纳米粒子可促进电子-空穴的分离和界面电荷的转移，从而提高其可见光光催化活性，得到高效可见光催化剂，还具有较好的杀菌性能。在上述Ag/AgBr/TiO₂可见光催化剂研究中，TiO₂为预先制备的纳米TiO₂粒子(P25)，成本较高，规模应用较难。 

凹凸棒石粘土(以下简称凹土)是一种铝镁硅酸盐矿物，具有较强的离子交换和吸附能力，目前已有将TiO₂负载在凹土上制备的TiO₂/凹土复合光催化剂的研究(环境科学学报，2001，21(1)，123～125；硅酸盐学报，2006，34(10)，1208～1212；CN101333345)。将TiO₂和SnO₂负载在凹土上得到的复合光催化剂(ZL200710024135.1，CN101497039A)具有可见光活性，可用于降解染料和室内空气净化。此外，Ag负载在凹土上也可制备复合抗菌材料，由于凹土的吸附和离子交换性能，Ag以Ag⁺离子和纳米Ag粒子形式存在Ag-凹土复合抗菌材料中，具有较强的抗菌性能(ZL03131757.X，CN101300981A)。 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种凹凸棒石粘土复合可见光催化剂的制备方法，以凹土为载体，负载TiO₂和AgBr，制备的复合光催化剂不仅具有可见光光催化活性，还具有较好的杀菌效果，拓展凹土的应用价值。 

本发明的技术解决方案是该制备方法包括以下步骤：凹土在稀盐酸中浸泡，经搅拌和超声分散得到酸化凹土；随后，将钛酸丁酯的醇溶液添加到酸化凹土中，经烘干、水解得到混合粉体；最后，将混合粉体加入到十六烷基三甲基溴化铵溶液中，搅拌均匀后加入硝酸银溶液，搅拌、抽滤、水洗、干燥、煅烧得到复合光催化剂。 

该制备方法包括以下具体步骤： 

(1)凹土(ATP)按质量比1∶9加入质量体积比为3～5％的HCl溶液中，搅拌1～2h，再超声分散30min，取上层混合物抽滤、水洗、烘干，得到酸化凹土； 

(2)将钛酸丁酯溶解在乙醇中，随后在搅拌下缓慢滴加到酸化凹土中，在20℃下烘干，随后加入20倍量的H₂O，搅拌2h，抽滤，水洗，得到固体混合物；其中钛酸丁酯、乙醇、酸化凹土的质量比为1～3∶2∶1； 

(3)将固体混合物添加到20倍量的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液中，搅拌30min，再加入2倍量硝酸银溶液，搅拌12小时，抽滤、水洗、烘干，得到混合粉体，最后将混合粉体在500℃下煅烧2～3h得到Ag/AgBr/TiO₂/ATP复合可见光催化剂；其中CTAB含量为1～2％(wt％)，硝酸银含量为10～20％(wt％)。