[发明专利]可见光响应磁分离型凹凸棒土基复合光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于以凹凸棒土为载体，通过原位沉积在其表面负载既具有磁性又能被可见光所响应的BiOX(X=Cl、Br、I)-Fe_xO_y 或TiO₂-Fe_xO_y复合氧化物来制备凹凸棒土-BiOX-Fe_xO_y或凹凸棒土-TiO₂-Fe_xO_y复合光催化剂，具体涉及可见光响应磁分离型凹凸棒土基复合光催化剂的制备方法。

背景技术

随着人们对光催化材料的不断深入研究，越来越多的研究者开始关注半导体多相光催化氧化技术。磁性纳米光催化剂是一类对外加磁场具有良好的磁响应性能的光催化纳米材料，它可以通过设置一个外加磁场实现催化剂的回收，进而完成再生、利用，为节约能源，降低成本提供保证。磁性纳米光催化剂的优点在于：一方面，它保留了传统粉末状光催化剂的高比表面积和高的光利用效率；另一方面，解决了粉末状光催化剂回收困难的缺点，因此在众多领域具有广阔的应用前景。

磁性光催化材料的磁性核心选择上，目前已有不少报道，其中主要以γ-Fe₂O₃、Fe₃O₄、CoFe₂O₄、NiFe₂O₄、MnFe₂O₄等磁介质为载体，通过二组分或多组分包覆实现在不影响其光催化效率的同时完成磁性回收的过程。但是没有关于以Fe_xO_y为磁核的相关研究报道。Fe_xO_y为Fe₂O₃与Fe₃O₄混合物，由于二者同时具有一定的光催化特性，因此以其为磁核的同时，也可以利用其光催化性能。此外，为了进一步提高其光催化活性，考虑用TiO₂或BiOX(X=Cl、Br、I)对其进行改性。BiOX是一种新型的半导体材料，具有独特的电子结构、良好的光学性质和催化性能，可以很好地响应可见光，BiOX因具有很高的催化活性而被广泛地研究。

随着生产发展的需求增加，光催化材料的固定化技术逐渐成为研究的重点。已有文献报道，可以将光催化剂固定在有机物、无机物或天然矿物上。而凹凸棒石粘土（为方便表述，下文中均以凹土或ATT表述）是一种以凹凸棒石为主要成分的天然非金属粘土矿物，它的理想分子式为Mg₅Si₈O₂₀(OH)₂·4H₂O。由于凹凸棒石粘土具有较好的吸附能力，独特的分散性，耐高温、抗盐碱，有较高的可塑性及粘结力，是一种优异的载体材料。申请人已经成功地以凹凸棒黏土为载体，通过溶胶-凝胶工艺，设计了高效的光催化剂的ATT-SnO₂-TiO₂ ，实验证明该催化剂既可以实现对甲基橙和苯酚等有机污染物的深度降解，又可以降低光催化剂的合成成本。为此，本申请在前面的工作基础上，提供一种磁分离型凹凸棒土复合光催化剂的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种可见光响应磁分离型凹凸棒土基复合光催化剂的制备方法，通过原位沉积法合成BiOX-Fe_xO_y或TiO₂-Fe_xO_y复合氧化物包覆凹凸棒土的光催化剂，既具有磁性又能被可见光所响应。

本发明的技术解决方案是：该可见光响应磁分离型凹凸棒土基复合光催化剂的制备方法包括如下步骤：

a）富钠凹土悬浮液的制备：将凹凸棒土分散在10倍量的1.0 mol/L的NaCl溶液中，30 ℃的恒温水浴搅拌2.5 h，用去离子水洗涤，过滤，烘干研磨，再将研磨后的粉末分散在40-50倍量的去离子水中，超声分散，制成富钠凹土悬浮液；