[发明专利]一种阴离子粘土-水热炭缓释光催化氧化材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种阴离子粘土‑水热炭缓释光催化氧化材料及其制备方法与应用。所述方法包括：称量秸秆生物质，加入水，超声后，进行水热反应，得到悬浊液，酸洗后，用水洗，离心取沉淀，干燥，将干燥后的沉淀磨碎，得到水热炭材料，加入金属盐混合液，调节pH保持在7~8，在惰性气体保护条件下，进行超声反应后，进行水热反应，离心取沉淀并干燥，将干燥后的沉淀磨碎，得到阴离子粘土‑水热炭复合材料。所述阴离子粘土‑水热炭缓释光催化氧化材料能在模拟太阳光条件下，不断地产生羟基自由基，氧化光解含塑化剂的有机废水，不需要紫外光设备且投料比例低，不需要额外投加任何药剂，材料成分对环境无污染，适合用于中低浓度工业废水的处理。

技术领域

本发明涉及光催化降解材料领域，具体涉及一种阴离子粘土-水热炭缓释光催化氧化材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着塑料制品的不断使用，从塑料制备、使用到丢弃的过程，塑化剂不断释放到环境中，易与人体接触和富集，具有一定的健康风险，且难以有效去除，发展中国家如印度、中国等仍是塑料制品的高消费国家，对塑化剂的治理刻不容缓。在塑化剂的处理方法中，光催化氧化法因易于操作、价格低廉、环境友好等特点而备受关注。

近年来，异相光催化剂从传统的贵金属半导体材料如ZnO、ZrO₂等逐渐向碳材料如富勒烯、碳纳米管等生物炭材料发展，其中水热炭因为制备条件更加简单低耗、廉价、富含大量官能团和持久性自由基，在光照诱导下会产生活性氧基团(ROS)，能作为一种新型的环境友好型光催化材料，利用水热炭的持久性自由基与光催化性能用于降解有机污染物，是一种非常新颖的异相光催化氧化技术，如何更高效激发持久性自由基产生更多的活性氧基团，值得深入研究。其中层状双羟基氢氧化物(LDH)是一类以阳离子双层结构主体为层板、层间具有可交换阴离子或层间水的阴离子型层状化合物，具有吸附和光电化学的潜力，其最独有的特点是可以根据目标人为调控金属元素或阴离子的种类和数量，且对层板结构中的金属有保护作用，已成功合成的LDH中常见的层板过渡金属主要有Fe、Mn、Ni、Zn、Co等。主要合成方法有共沉淀法、尿素水解法、水热法等，与其它方法相比，水热法具有纯度高、分散性好、结晶度高、制备方法简单等特点。

以水热炭为催化剂载体和自由基供体，含有过渡金属的阴离子粘土材料为自由基的催化剂，经过水热法制备水热炭和阴离子粘土，制备方便、耗能少却有良好的催化效果。目前催化降解有机废水的材料大多需要用紫外光源，或不断投加双氧水、过硫酸盐等药剂，需要利用一定的设备提供紫外光源，且药剂价格昂贵，在工业应用中存在局限性。而在实际生产中，开发一种能利用可见光不断缓释氧化降解中低溶度有机废水的阴离子粘土-水热炭复合材料将能得到广泛的应用。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种阴离子粘土-水热炭可见光缓释氧化材料及其制备方法与应用。

为了克服现有催化氧化材料的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种环境友好型、价格低廉且易于实际生产应用的阴离子粘土-水热炭可见光缓释氧化材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种上述制备方法得到的阴离子粘土-水热炭可见光缓释氧化材料。

本发明的再一目的在于提供上述的阴离子粘土-水热炭可见光缓释氧化材料在降解含塑化剂有机废水中的应用。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种阴离子粘土-水热炭缓释光催化氧化材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）材料准备：将秸秆生物质加入水中，然后超声处理，得到浑浊液；

（2）制备水热碳材料：将步骤（1）所述浑浊液转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜加热进行水热反应，得到悬浊液，过滤取沉淀，酸洗，水洗，干燥，研磨，过筛得到水热炭材料；