[发明专利]一种花苞状水滑石-活性炭复合光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种花苞状水滑石‑活性炭复合光催化剂的制备方法，该方法包括：一、配制含有钛离子、锂离子和铝离子的混合盐溶液；二、向去离子水中依次加入壳聚糖和活性炭，搅拌后得活性炭‑壳聚糖混合溶液体系；三、将混合盐溶液加入到活性炭‑壳聚糖混合溶液体系中后加入尿素加热得含有沉淀的浆料；四、将含有沉淀的浆料离心的沉淀物经洗涤、抽滤和干燥，得到花苞状水滑石‑活性炭复合光催化剂。本发明以壳聚糖为导向剂、尿素为沉淀剂进行水热合成反应，诱导花苞状水滑石有序生长在活性炭表面，提升了该复合光催化剂的紫外吸收性能以及光催化的效率和二氧化碳捕集功能，且该复合光催化剂光催化还原CO₂的反应产物中可检测出CO和CH₄。

技术领域

本发明属于无机光催化材料技术领域，具体涉及一种花苞状水滑石-活性炭复合光催化剂的制备方法。

背景技术

随着社会高速发展，人们对石油、煤等化石能源消费快速增长，CO₂的排放量急剧增加，地球的环境日益恶化。其中燃煤电厂烟气中的CO₂是最主要的排放源，占全球总排放量的37.5％。CO₂的减排以及转化技术成为关系人类命运的大事。

类水滑石(LDHs)因其独特的层状结构、物理化学性质及择形吸附催化性能而被普遍用于气体吸附、光催化等领域。它是一类可以同时兼顾CO₂的吸附剂以及CO₂光催化转化催化剂的功能材料。水滑石对CO₂的吸附性能以及光催化活性与材料的晶型结构、孔隙分布、粒径大小、空间分布的有序性等都有关系。

目前，已经出现以水滑石作为光催化剂的发明专利。北京化工大学项顼等人的申请号为CN201610596830的专利“一种锌钛复合金属氧化物及其制备和应用”中公开了一种可表示为TiO₂-ZnTiO₃-(PO₄)n的锌钛复合金属氧化物，其中TiO₂-ZnTiO₃是由Zn、Ti、O组成的二元金属氧化物，该锌钛复合金属氧化物通过先制备锌钛复合金属氢氧化物，将其在空气或惰性气氛下焙烧转变为锌钛复合金属氧化物，然后在酸性溶液中、室温下将锌钛复合金属氧化物中的ZnO溶蚀掉，获得复合氧化物TiO₂-ZnTiO₃，再在磷酸缓冲溶液中处理，得到磷酸根改性的TiO₂-ZnTiO₃-(PO₄)n。该锌钛复合金属氧化物在常温、常压下，以水和氧气为原料光合成H₂O₂的催化剂，由于TiO₂-ZnTiO₃-(PO₄)n能够有效抑制H₂O₂的分解，催化性能显著增强；但该催化剂的本质是一种复合金属氧化物，没有层间结构，主要用于H₂O₂的合成。河海大学的敖燕辉等人的申请号为CN201510597861的专利“一种花状镁铝水滑石负载碳酸银纳米材料的制备方法”中通过离子交换方法，以花状Mg-AlLDHs为前驱体滴加硝酸银溶液，然后在常温下继续搅拌反应，得到的产物经离心分离后用去离子水清洗，最后放在60℃烘箱中干燥，得到花状Ag₂CO₃/Mg-Al-NO3/LDHs纳米材料，该材料在可见光下不仅能高效地降解不同离子类型的染料，对苯酚有机溶液有降解效果；但花状Mg-AlLDHs为二元水滑石。传统的共沉淀法制备的Ti/Li/Al-LDHs晶体容易产生团聚结块，结构有序性差的问题。西安科技大学周安宁课题组的申请号为CN201810156040的发明专利“一种用于光催化反应的花苞状水滑石的制备方法”中以壳聚糖为模板剂进行水热合成制备Ti/Li/Al-LDHs类水滑石，制得的水滑石无团聚现象，结构均匀，增加了材料的紫外吸收性能以及光催化的效率，Ti/Li/Al-LDHs进行光催化还原CO₂的反应产物仅检测出CO；该专利采用的纯水滑石虽然对CO2有一定吸附能力，但其微孔不发达、吸附量有限，限制了该水滑石的应用。