[发明专利]一种蒙脱石基光催化复合材料及其制备方法

说明书

本发明的目的在于提供一种蒙脱石基光催化材料及其制备方法，涉及一种新型矿物基光催化复合材料及其制备方法，蒙脱石基光催化复合材料以蒙脱石为基材，其上负载有C₃N₄，其特征在于，所述的蒙脱石为层间阳离子为Na⁺或者Ca²⁺，粒径为2mm以下。其制备方法为：将蒙脱石先清洗预处理后烘干研磨至40mm以下，称取适量蒙脱石放入十六烷基三甲基溴化铵和三聚氰胺的溶液中，混合、搅拌、静置、离心后得到蒙脱石基复合材料浆体；再通过烘干、研磨后得到的原材料在550℃马弗炉中烧结4个小时得到了蒙脱石基光催化复合材料。本发明制备的蒙脱石基光催化复合材料对有机污染物良好的吸附性能。

技术领域

本发明涉及一种新型矿物基光催化复合材料及其制备方法，特别是涉及一种蒙脱石基光催化材料及其制备方法。

背景技术

工业的快速发展导致了有机污染物的大量排放，对生态环境和人类健康造成了巨大的危害，有机污染物的控制和去除技术已经成为了目前环境领域的研究重点之一。光催化技术因其利用太能、矿化能力强、无二次污染的优点对于降解有机污染物表现出巨大的潜力。然而，目前常用的光催化材料往往面临光吸收范围窄、光生载流子易复合、量子效率低等问题，严重制约了光催化技术在有机污染物降解中的应用。

g-C₃N₄作为一种典型的聚合物半导体，逐渐被应用到光催化领域。g-C₃N₄具有类石墨结构，禁带宽度为2.7ev，可以吸收波长小于475的蓝紫光且具有良好的高温稳定性和化学稳定性。层状二维矿物材料比表面积大、表面性质均匀，在超分子组装时能够形成多层结构，因而具有较大的负载量并能在一定程度上提高光催化剂的传热效率和提高稳定性，近年来已发展成为用于构建无机有机光催化材料的首选载体材料之一。蒙脱石作为一种2:1型的天然层状硅酸盐矿物，来源广泛，具有离子交换特性和吸附能力，通过插层改性可以获得大的层间距以及对有机污染物良好的吸附性能，以该层间域作为微反应区引入g-C₃N₄无疑是一种即经济又有效的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明通过溶液插层法将光催化前躯体三聚氰胺插入蒙脱石层间，通过控制溶液中十六烷基三甲基溴化铵的插层量调控三聚氰胺分子进入蒙脱石层间域的量以及蒙脱石的层间距，再通过烧结，将三聚氰胺原位制备成g-C₃N₄，得到了蒙脱石基光催化复合材料。

一种蒙脱石基光催化复合材料，所述蒙脱石基光催化复合材料是通过预处理后的蒙脱石与十六烷基三甲基溴化铵和三聚氰胺通过液相溶液法和烧结法合成的复合粉体材料。

所述的一种蒙脱石基光催化复合材料，所述蒙脱石的预处理为在常温常压下将原材料中的杂质及水分去除。

所述的一种蒙脱石基光催化复合材料，所述的蒙脱石为层间阳离子为Na⁺或者Ca²⁺，具有可交换性，粒径为2mm以下。

所述的一种蒙脱石基光催化复合材料，所述的十六烷基三甲基溴化铵是一种阳离子型长链有机物；也可以是具有类似功能的十六烷基三甲基咪唑氯化物或者其他有机阳离子。

所述的一种蒙脱石基光催化复合材料，所述的三聚氰胺是可以在高温下烧结后得到C₃N₄纳米材料的有机物。

一种蒙脱石基光催化复合材料的制备方法，将蒙脱石添加到十六烷基三甲基溴化铵和三聚氰胺的水溶液中，搅拌后陈化，离心分离，烘干研磨，烧结制得蒙脱石基光催化复合材料。

所述的蒙脱石基光催化复合材料的制备方法，所述蒙脱石进行预处理，将蒙脱石在蒸馏水中清洗，50~60℃干燥，粉碎至粒径为10~40mm。