一種剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑的制備方法，具體步驟如下：將尿嘧啶溶解在NaOH溶液中，加入硝酸銀，攪拌至溶液澄清透明，加入干燥的市售或自制水滑石粉末，攪拌，沉淀分離，烘干；將烘干得到的產(chǎn)品在微波爐中，微波輻照；將微波輻照過(guò)的產(chǎn)品加入到磷酸溶液中，攪拌，沉淀分離，烘干即得到一種剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑。由于水滑石處于剝離狀態(tài)，巨大的水滑石內(nèi)表面積變?yōu)橥獗砻娣e，其表面負(fù)載的磷酸銀在光催化過(guò)程中更容易接受到光照，更易于和待處理有機(jī)物接觸，促進(jìn)傳質(zhì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑的制備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境污染控制新材料領(lǐng)域，尤其涉及一種剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑的制備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，來(lái)自工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的毒害有機(jī)污染物嚴(yán)重威脅著環(huán)境和人類(lèi)的健康，尋求一種新型高效的環(huán)境治理技術(shù)具有重要的意義。光催化技術(shù)因其節(jié)能、高效、污染物降解徹底、無(wú)二次污染優(yōu)點(diǎn)，目前已成為一種具有重要應(yīng)用前景的新興環(huán)境治理技術(shù)。近年來(lái)，新型高效的可見(jiàn)光光催化劑的研制成為光催化技術(shù)中的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容，其中具有表面等離子共振效應(yīng)的光催化材料，因其獨(dú)特的表面物理化學(xué)性質(zhì)和高效的可見(jiàn)光光催化性能，成為研究的熱點(diǎn)之一。
[0003]水滑石類(lèi)化合物(LDHs)是由層間陰離子及帶正電荷層板堆積而成的化合物。水滑石化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為:[M2YxM3+X (OH) 2]x+ [ (AnO x/n.mH20]，其中M2+和M3+分別為位于主體層板上的二價(jià)和三價(jià)金屬陽(yáng)離子，如Mg2 +、Ni2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Pd2+、Fe2+等二價(jià)陽(yáng)離子和Al3+、Cr3+、Co3+、Fe3+等三價(jià)陽(yáng)離子均可以形成水滑石；An_為層間陰離子，可以包括無(wú)機(jī)陰離子，有機(jī)陰離子，配合物陰離子、同多和雜多陰離子；xSM37(M2++M3+)的摩爾比值，大約是4:1到2:1 ;m為層間水分子的個(gè)數(shù)。其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于水鎂石Mg(OH)2，由八面體共用棱邊而形成主體層板。位于層板上的二價(jià)金屬陽(yáng)離子M2+可以在一定的比例范圍內(nèi)被離子半價(jià)相近的三價(jià)金屬陽(yáng)離子M3+同晶取代，使得層板帶正電荷，層間存在可以交換的的陰離子與層板上的正電荷平衡，使得LDHs的整體結(jié)構(gòu)呈電中性。層間的陰離子可被交換，經(jīng)過(guò)一系列改性，水滑石材料可以得到許多種性能各異的物質(zhì)。
[0004]利用水滑石負(fù)載的催化劑，在目前催化研究領(lǐng)域中占有重要的位置。它具有制備工藝簡(jiǎn)單、催化選擇性好、催化活性高、無(wú)污染、易與反應(yīng)體系分離以及可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)。但在水滑石負(fù)載催化劑的應(yīng)用過(guò)程中還存在一些問(wèn)題:比如水滑石將催化劑負(fù)載到層間后，層間距可能會(huì)有些增大，但由于水滑石是層結(jié)構(gòu)，層與層之間是水平結(jié)構(gòu)，層間距較小，中間還夾雜著催化劑晶體，另外還有層間結(jié)合水，嚴(yán)重影響了污染物向催化劑表面的擴(kuò)散，導(dǎo)致催化劑表面不能完全被利用，而降低了催化效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑的制備。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是依次包括如下步驟:
[0007]I)將I?2g尿嘧啶溶解在0.4?2mol/L的NaOH溶液中，加入20?40mL0.25mol/L的硝酸銀，攪拌至溶液澄清透明，加入5?IOg干燥的市售或自制水滑石粉末，攪拌2?4h，沉淀分離，60?85°C下烘干；
[0008]2)將烘干得到的產(chǎn)品在700w微波爐中，微波輻照15?25min ；[0009]3)將微波輻照過(guò)的產(chǎn)品加入到體積為30mL，濃度為10~20mmol/L的磷酸溶液中，攪拌2~4h，沉淀分離，80~105°C烘干即得到一種剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑。
[0010]步驟I)中所述的水滑石可以是市售的商品，也可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制備，其制備技術(shù)是總所周知的。水滑石化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為JM2YxM3+X(OH)2X+[(Αη_)χ/η.mH20]，其中M2+為Mg2+，Ni2+，Mn2+，Zn2+，Ca2+，F(xiàn)e2+，Cu2+ 等二價(jià)金屬陽(yáng)離子中的任一種；Μ3+ 為 Al3+，Cr3+，F(xiàn)e3+，Co3+等三價(jià)金屬陽(yáng)離子中的任一種；Αη_為陰離子，如CO廣，no3_，C1_，or, SO42-, po43_等無(wú)機(jī)離子中的任一種；x=0.5 ~0.15 ；M2+/M3+=1 ~5。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是首先利用銀離子和尿嘧啶絡(luò)合形成AgL-、AgL23_等陰離子絡(luò)合物，將這些陰離子絡(luò)合物通過(guò)陰離子交換作用進(jìn)入水滑石層間，經(jīng)過(guò)烘干后，再利用微波爐的微波加熱分解有機(jī)物，在分解過(guò)程中產(chǎn)生大量的二氧化碳，將水滑石的層結(jié)構(gòu)破壞，得到剝離的水滑石，同時(shí)，銀在該過(guò)程中形成氧化銀，最后氧化銀和磷酸發(fā)生反應(yīng)生成磷酸銀，并負(fù)載在剝離的水滑石表面。該材料由于處于剝離狀態(tài)，巨大的水滑石內(nèi)表面積變?yōu)橥獗砻娣e，其表面負(fù)載的磷酸銀在光催化過(guò)程中更容易接受到光照，更易于和待處理有機(jī)物接觸，促進(jìn)傳質(zhì)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下進(jìn)一步提供本發(fā)明的3個(gè)實(shí)施例:
[0013]實(shí)施例1
[0014]將Ig尿嘧啶溶解在0.4mol/L的NaOH溶液中，加入20mL0.25mol/L的硝酸銀，攪拌至溶液澄清透明，加入5g干燥的市售鎂鋁水滑石粉末，攪拌2h，沉淀分離，60°C下烘干；將烘干得到的產(chǎn)品在700w微波爐中，微波輻照15min ;將微波輻照過(guò)的產(chǎn)品加入到體積為30mL，濃度為lOmmol/L的磷酸溶液中，攪拌2h，沉淀分離，80°C烘干即得到一種剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑。
[0015]將制得的剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑用于處理含亞甲基藍(lán)廢水:0.5g剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑加入到300mL濃度為30mg/L的亞甲基藍(lán)廢水中，在300w金鹵燈照射下，反應(yīng)30min，脫色率為98.9%，催化劑分離重復(fù)利用5次后，同樣條件下，反應(yīng)30min,脫色率為94.7%。同樣質(zhì)量的磷酸銀顆粒在相同的條件下，30min時(shí)脫色率為93.1%，相比剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑，磷酸銀顆粒所含的銀量相對(duì)要大得多，因此本申請(qǐng)所得到的產(chǎn)品更經(jīng)濟(jì)，效果更好。
[0016]實(shí)施例2
[0017]將2g尿嘧啶溶解在2mol/L的NaOH溶液中，加入40mL0.25mol/L的硝酸銀，攪拌至溶液澄清透明，加入IOg干燥的自制水熱法得到的鐵鎳水滑石粉末，攪拌4h，沉淀分離，85°C下烘干；將烘干得到的產(chǎn)品在700w微波爐中，微波輻照25min ;將微波輻照過(guò)的產(chǎn)品加入到體積為30mL，濃度為20mmol/L的磷酸溶液中，攪拌4h，沉淀分離，105°C烘干即得到一種剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑。
[0018]將制得的剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑用于處理含酸性大紅廢水:0.5g剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑加入到300mL濃度為30mg/L的酸性大紅廢水中，在300w金鹵燈照射下，反應(yīng)30min，脫色率為98.2%，催化劑分離重復(fù)利用5次后，同樣條件下，反應(yīng)30min,脫色率為94.9%。同樣質(zhì)量的磷酸銀顆粒在相同的條件下，30min時(shí)脫色率為92.6%。[0019]實(shí)施例3
[0020]將2g尿嘧啶溶解在2mol/L的NaOH溶液中，加入30mL0.25mol/L的硝酸銀，攪拌至溶液澄清透明，加入IOg干燥的采用水熱法自制的鈷鎳水滑石粉末，攪拌4h，沉淀分離，85°C下烘干；將烘干得到的產(chǎn)品在700w微波爐中，微波輻照25min ;將微波輻照過(guò)的產(chǎn)品加入到體積為30mL，濃度為20mmol/L的磷酸溶液中，攪拌4h，沉淀分離，100°C烘干即得到一種剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑。
[0021]將制得的剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑用于處理含酸性大紅廢水:0.5g剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑加入到300mL濃度為30mg/L的酸性大紅廢水中，在300w金鹵燈照射下，反應(yīng)30min，脫色率為99.3%，催化劑分離重復(fù)利用5次后，同樣條件下，反應(yīng)30min,脫色率為95.3%。同樣質(zhì)量的磷酸銀顆粒在相同的條件下，30min時(shí)脫色率為93.1%。
【權(quán)利要求】
1.一種剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑的制備，其特征是依次包括如下步驟: 1)將I?2g尿嘧啶溶解在0.4?2mol/L的NaOH溶液中，加入20?40mL0.25mol/L的硝酸銀，攪拌至溶液澄清透明，加入5?IOg干燥的市售或自制水滑石粉末，攪拌2?4h，沉淀分離，60?85 °C下烘干； 2)將烘干得到的產(chǎn)品在700w微波爐中，微波輻照15?25min； 3)將微波輻照過(guò)的產(chǎn)品加入到體積為30mL，濃度為10?20mmol/L的磷酸溶液中，攪拌2?4h，沉淀分離，80?105°C烘干即得到一種剝離型水滑石負(fù)載磷酸銀催化劑。
【文檔編號(hào)】C02F1/30GK103721730SQ201410001356
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】馬建鋒, 李良銀, 鄒靜, 姚超 申請(qǐng)人:常州大學(xué)