一種炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀的制備方法，具體步驟如下：將干燥膨潤(rùn)土粉末加入到甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨溶液中，攪拌下加入磷酸銀，繼續(xù)攪拌；再加入引發(fā)劑過硫酸銨，加熱并攪拌發(fā)生聚合，沉淀分離，烘干；將得到的材料置于真空爐中煅燒，將煅燒后的產(chǎn)品置于微波爐中，微波輻照；將微波輻照過的產(chǎn)品加入到磷酸溶液中，攪拌，沉淀分離，烘干即得到一種炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀催化劑。膨潤(rùn)土片層被剝離，炭質(zhì)纖維和磷酸銀顆粒覆蓋于膨潤(rùn)土表面，由于炭質(zhì)纖維的導(dǎo)電性，可以將光生電子導(dǎo)出避免其和空穴復(fù)合。剝離的膨潤(rùn)土片層有利于層間磷酸銀接受光照激發(fā)。
【專利說明】一種炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀的制備
【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，尤其涉及一種炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀的制備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，來自工農(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，新型高效的可見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)和高效的可見光光催化性能，成為研究的熱點(diǎn)之一。
[0003]膨潤(rùn)土是一種以蒙脫石為主要礦物組成的粘土巖，蒙脫石由于破鍵、晶格內(nèi)類質(zhì)同象取代及吸附在其表面的腐殖質(zhì)離解等原因而帶負(fù)電荷，從而導(dǎo)致晶格層間結(jié)合疏松，遇水易膨脹成碎片，顆粒分散度高，具有巨大的內(nèi)表面積和大量的交換性陽離子，使其具有良好的吸附性能和離子交換性能。利用膨潤(rùn)土負(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)。但在膨潤(rùn)土負(fù)載催化劑的應(yīng)用過程中還存在一些問題:比如膨潤(rùn)土將催化劑負(fù)載到層間后，層間距可能會(huì)有些增大，但由于膨潤(rùn)土是層結(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。
[0004]磷酸銀是一種新型的可見光催化劑，該催化劑活性高，應(yīng)用廣，可以用于各種有機(jī)物分解。但該催化劑穩(wěn)定性差，在光作用下產(chǎn)生的空穴和光生電子容易復(fù)合，導(dǎo)致其重復(fù)利用率低。

【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，提供一種炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀的制備。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是依次包括如下步驟:
[0007]I)將重量為10g、過80-100目篩的干燥膨潤(rùn)土粉末加入到50mL、濃度為50?80mmol/L的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨溶液中，攪拌lh，攪拌的同時(shí)，再加入20mL，濃度為40?80mmol/L的磷酸銀，繼續(xù)攪拌3h，將甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和銀離子交換到膨潤(rùn)土層間；
[0008]2)向上述體系中加入5?15mmol引發(fā)劑過硫酸銨,60?80°C下攪拌4_5h,發(fā)生聚合，在膨潤(rùn)土層間形成高分子纖維聚合物，沉淀分離，60?75°C烘干；
[0009]3)將得到的材料置于真空爐中，400?600°C下隔絕空氣煅燒2?3h，將其中的高分子纖維碳化，形成炭質(zhì)纖維；[0010]4)將煅燒后的產(chǎn)品置于700W微波爐中，微波輻照15?25min，利用微波爐的作用，局部加熱，將部分碳燒掉形成二氧化碳，將膨潤(rùn)土片層剝離；
[0011]5)將微波輻照過的產(chǎn)品加入到體積為50mL，濃度為20?40mmol/L的磷酸溶液中，攪拌2?4h，沉淀分離，80?105°C烘干即得到一種炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀催化劑。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0013]首先利用膨潤(rùn)土的陽離子交換作用將具有聚合性能的單體和銀離子交換到膨潤(rùn)土層間，再聚合、碳化、剝離、最后磷酸和氧化銀作用生成磷酸銀。該過程中由于適當(dāng)控制聚合單體的交換量，可以控制單體聚合為纖維狀而存在于膨潤(rùn)土層間，經(jīng)過碳化之后，形成炭質(zhì)纖維。
[0014]炭質(zhì)纖維表面存在磷酸銀顆粒，磷酸銀在光照之后會(huì)激發(fā)形成空穴和光生電子，由于炭質(zhì)纖維的導(dǎo)電性，可以將光生電子導(dǎo)出參與溶液中的還原反應(yīng)，從而避免了和空穴的復(fù)合。空穴則參與氧化反應(yīng)。
[0015]由于利用微波爐的微波加熱分解部分有機(jī)物，在分解過程中產(chǎn)生大量的二氧化碳，將膨潤(rùn)土的層結(jié)構(gòu)破壞，得到剝離的膨潤(rùn)土，由于處于剝離狀態(tài)，巨大的膨潤(rùn)土內(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】
[0016]以下進(jìn)一步提供本發(fā)明的3個(gè)實(shí)施例:
[0017]實(shí)施例1
[0018]將重量為10g、過100目篩的干燥膨潤(rùn)土粉末加入到50mL、濃度為80mmol/L的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨溶液中，攪拌lh，攪拌的同時(shí)，再加入20mL，濃度為80mmol/L的磷酸銀，繼續(xù)攪拌3h ;再加入15mmol引發(fā)劑過硫酸銨,80°C下攪拌5h,沉淀分離,75°C烘干；將得到的材料置于真空爐中，600°C下隔絕空氣煅燒3h ;將煅燒后的產(chǎn)品置于700w微波爐中，微波輻照25min ;將微波輻照過的產(chǎn)品加入到體積為50mL，濃度為40mmol/L的磷酸溶液中，攪拌4h，沉淀分離，105°C烘干即得到炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀催化劑。
[0019]將炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀催化劑用于處理含亞甲基藍(lán)廢水:0.5g質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀催化劑加入到300mL濃度為60mg/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97.5%，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92.9%。
[0020]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90.1%，相比質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(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。
[0021]實(shí)施例2
[0022]將重量為10g、過80目篩的干燥膨潤(rùn)土粉末加入到50mL、濃度為50mmol/L的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨溶液中，攪拌lh，攪拌的同時(shí)，再加入20mL，濃度為40mmol/L的磷酸銀，繼續(xù)攪拌3h ;再加入5mmol引發(fā)劑過硫酸銨，80°C下攪拌4h，沉淀分離，60°C烘干；將得到的材料置于真空爐中，400°C下隔絕空氣煅燒2h;將煅燒后的產(chǎn)品置于700w微波爐中，微波福照15min ;將微波福照過的產(chǎn)品加入到體積為50mL,濃度為20mmol/L的磷酸溶液中，攪拌2h，沉淀分離，80°C烘干即得到炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀催化劑。
[0023]將制得的炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀催化劑用于處理含酸性大紅廢水:0.5g質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀催化劑加入到300mL濃度為60mg/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96.6%，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94.8%。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91.9%。
[0024]實(shí)施例3
[0025]將重量為10g、過100目篩的干燥膨潤(rùn)土粉末加入到50mL、濃度為70mmol/L的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨溶液中，攪拌lh，攪拌的同時(shí)，再加入20mL，濃度為70mmol/L的磷酸銀，繼續(xù)攪拌3h ;再加入IOmmol引發(fā)劑過硫酸銨,60°C下攪拌4h,沉淀分離,75°C烘干；將得到的材料置于真空爐中，500°C下隔絕空氣煅燒3h ;將煅燒后的產(chǎn)品置于700w微波爐中，微波輻照25min ;將微波輻照過的產(chǎn)品加入到體積為50mL，濃度為40mmol/L的磷酸溶液中，攪拌4h，沉淀分離，100°C烘干即得到炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀催化劑。
[0026]將制得的炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀催化劑用于處理含酸性大紅廢水:0.5g質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀催化劑加入到300mL濃度為60mg/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97.9%，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92.8%。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91.5%。
【權(quán)利要求】
1.一種炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀的制備，其特征是依次包括如下步驟: 1)將重量為10g、過80-100目篩的干燥膨潤(rùn)土粉末加入到50mL、濃度為50?80mmol/L的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨溶液中，攪拌lh，攪拌的同時(shí)，再加入20mL，濃度為40?80mmol/L的磷酸銀，繼續(xù)攪拌3h，將甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和銀離子交換到膨潤(rùn)土層間； 2)向上述體系中加入5?15mmol引發(fā)劑過硫酸銨,60?80°C下攪拌4_5h,發(fā)生聚合，在膨潤(rùn)土層間形成高分子纖維聚合物，沉淀分離，60?75°C烘干； 3)將得到的材料置于真空爐中，400?600°C下隔絕空氣煅燒2?3h，將其中的高分子纖維碳化，形成炭質(zhì)纖維； 4)將煅燒后的產(chǎn)品置于700w微波爐中，微波輻照15?25min，利用微波爐的作用，局部加熱，將部分碳燒掉形成二氧化碳，將膨潤(rùn)土片層剝離； 5)將微波福照過的產(chǎn)品加入到體積為50mL,濃度為20?40mmol/L的磷酸溶液中，攪拌2?4h，沉淀分離，80?105°C烘干即得到一種炭質(zhì)纖維修飾的膨潤(rùn)土片層負(fù)載磷酸銀催化劑。
【文檔編號(hào)】C02F1/30GK103785430SQ201410067309
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】馬建鋒, 李良銀, 鄒靜, 姚超 申請(qǐng)人:常州大學(xué)