[发明专利]一种多通道结构强吸附性能的海泡石/TiO2复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备领域，具体涉及一种具有多通道结构强吸附性能的海泡石/TiO₂复合材料及其制备方法。

背景技术

海泡石是一种纤维状的含水Mg-Al硅酸盐矿物，由两层硅氧四面体中间夹一层镁氧八面体组成的层状结构，这种特殊结构使海泡石具有好的离子交换性、化学稳定性和吸附性等优点，将其作为矿物载体负载半导体光催化剂在环境治理领域已展现出巨大优势。Eren等在Desalination 262 (2010) 43上报道了海泡石/Fe₂O₃复合材料对废水中的Cu²⁺离子具有较好的吸附性能，与海泡石原料相比吸附性能提高1.44倍。Zhang等在Chemical Engineering Journal 173 (2011) 1-10上研究了海泡石/TiO₂复合材料光催化性能，以废水中的酸性红G和对硝基苯酚为目标污染物，在紫外光分别照射120min和240min后，降解率分别达99.2%和79%。公布号为CN 101352677A（申请号200810222209.7）的中国专利文献公开了一种海泡石/ZnO光催化材料及其制备方法，该催化剂在紫外光或太阳光照射下对有机物的降解率达50%-100%，与纯ZnO相比降解率大大提高。

海泡石负载纳米TiO₂现已被广泛研究，它不仅能解决纳米TiO₂在使用过程中易于团聚、失活以及分离和回收困难等问题，而且还能改善海泡石的孔道结构和表面活性位，两者协同作用赋予海泡石/ TiO₂复合材料优异的吸附性能和光催化性能。

目前，海泡石/ TiO₂复合材料的制备方法主要有溶胶凝胶、沉淀和浸渍等方法。Karamanis等在Applied Clay Science 53 (2011)181上采用溶胶凝胶法以异丙醇钛为钛源，氯化钠预处理的海泡石为原料，在醋酸体系中制备海泡石/ TiO₂复合材料。Du等在Chinese Journal of Catalysis 36 (2015) 2219上采用溶胶凝胶法和浸渍法相结合制备了具有异质结结构的海泡石/ TiO₂/AgO复合材料。

沉淀法具有温度低、操作简单、成本低等优点而被用于制备海泡石/ TiO₂复合物，然而仍存在以下问题：TiO₂易于聚集，粒径大小不可控且分散性不好；复合过程中海泡石的通道结构易于堵塞，严重影响复合物的吸附性能。

公布号为CN 104857943 A（申请号201410063295.7）的中国专利文献公开了一种纳米TiO₂/海泡石复合材料的制备方法及其用途，以TiCl₄为钛源，采用水解沉淀法制备了TiO₂/海泡石复合材料。该专利存在以下特点：海泡石水溶液中滴加TiCl₄直接进行水解沉淀制备复合物，没有加入沉淀剂，且水解过程产生大量废酸；未对海泡石进行预先改性，得到的复合物的形貌和结构特点没有提及例如分散性、孔道结构等；仅用于在紫外光条件下光催化降解甲醛，并未讨论其吸附性能。

公布号为CN 104645957 A（申请号201410745156.2）的中国专利文献公开了一种纳米二氧化钛海泡石复合材料制备方法，采用溶胶凝胶法制备了TiO₂溶胶，采用浸渍法将TiO₂负载在海泡石上。该专利存在以下特点：采用两步合成法；在PH=4环境下反应制备复合物；合成过程加入了模板剂聚乙二醇2000；合成时间4天以上，时间较长；在400-500℃下煅烧4 h，耗能高；没有表述复合材料的形貌和结构特点；用于光催化降解液相染料士林大红，降解率为87%。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种多通道结构强吸附性能的海泡石/ TiO₂复合材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种多通道结构强吸附性能的海泡石/TiO₂复合材料的制备方法，包括以下步骤：首先对海泡石进行酸改性获得改性的海泡石；然后通过加入分散剂对海泡石进行解束分散；最后采用氨水沉淀法以TiCl₄为钛源，硫酸铵辅助下合成了海泡石/ TiO₂复合材料。