[发明专利]一种高铁酸盐复合钛锌层状双金属氢氧化物的两阶段光催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高铁酸盐复合钛锌层状双金属氢氧化物的两阶段光催化剂，其特征在于所述光催化剂是以钛锌层状双金属氢氧化物Ti/Zn LDH为载体，以高铁酸盐为复合物质的复合材料，高铁酸盐简称Fe(VI)。

2.如权利要求1所述的一种高铁酸盐复合钛锌层状双金属氢氧化物的两阶段光催化剂，其特征在于Fe(VI)与Ti/Zn LDH的质量比范围为1: 1~2: 1。

3.如权利要求1所述的一种高铁酸盐复合钛锌层状双金属氢氧化物的两阶段光催化剂，其特征在于Ti/Zn LDH载体材料中Zn与Ti物质的量之比范围在1.5: 1~4: 1，优选为2:1。

4.如权利要求1所述的一种高铁酸盐复合钛锌层状双金属氢氧化物的两阶段光催化剂，其特征在于所述Ti/Zn LDH载体材料是以钛源、锌源和尿素为原料制备而成，尿素与钛源中Ti的物质的量之比为20: 1~30: 1，优选为25:1。

5.如权利要求1-4任一所述的一种高铁酸盐复合钛锌层状双金属氢氧化物光的两阶段催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将钛源、锌源和尿素加入去离子水中，以400~500 r/min转速搅拌30~60分钟实现共沉淀，所得混合液倒入反应釜，在110~150℃温度下水热反应40~60小时；

2）将水热反应后的混合液离心分离，所得固体用去离子水冲洗表面杂质，干燥，得到Ti/Zn LDH载体材料；

3）将步骤2）所得Ti/Zn LDH载体材料与高铁酸盐粉末混合加入pH为8.5~10的碱性溶液中，剧烈搅拌并超声0.5~2小时，随后加入反应釜并在低于50℃条件下低温水热反应，低温水热反应时间0.5~8小时；

4）步骤3）反应结束后，将反应液离心分离，所得固体经溶剂洗涤后用氮气吹脱干燥，得到Fe(VI)复合Ti/Zn LDH半导体光催化材料，即制备完成。

6.如权利要求5所述的一种高铁酸盐复合钛锌层状双金属氢氧化物的两阶段光催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中，钛源为四氯化钛，锌源为硝酸锌，Ti/Zn LDH载体材料中Zn与Ti物质的量之比范围在1.5: 1~4: 1，优选为2:1；尿素与钛源中Ti的物质的量之比为20: 1~30: 1，优选为25:1；水热反应温度为125~130℃，水热反应时间为48~50小时。

7.如权利要求5所述的一种高铁酸盐复合钛锌层状双金属氢氧化物的两阶段光催化剂的制备方法，其特征在于步骤3）中Ti/Zn LDH载体材料与高铁酸盐粉末的质量比为1:1~1.2，优选为1:1.1，所述高铁酸盐为高铁酸钾；所述碱性溶液为氢氧化钾水溶液，其pH值为9~9.5。

8.如权利要求5所述的一种高铁酸盐复合钛锌层状双金属氢氧化物的两阶段光催化剂的制备方法，其特征在于步骤3）中低温水热反应温度为40℃，反应时间为4~6小时。

9.如权利要求5所述的一种高铁酸盐复合钛锌层状双金属氢氧化物的两阶段光催化剂的制备方法，其特征在于步骤4）中，固体依次经环己烷、乙醇、乙醚洗涤数次。

10.如权利要求1-4任一所述的一种高铁酸盐复合钛锌层状双金属氢氧化物的两阶段光催化剂在可见光下催化降解废水中有机污染物中的应用，其特征在于应用于处理水体中污染物质时存在两个不同阶段，第一阶段主要发挥作用的光催化剂为Fe(VI)-Ti/Zn LDH复合材料，第二阶段发挥作用的催化剂为Fe(VI)分解形成的三价铁氧化物Fe（III）沉积在LDH表面自形成的p-n型异质结光催化材料。