[发明专利]一种累托石负载氧化铟光催化剂的制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于矿物资源深加工技术领域，涉及累托石及氧化铟（In₂O₃）的功能材料开发，具体涉及一种累托石负载氧化铟光催化剂的制备和应用。

背景技术

半导体光催化剂被广泛应用于环境保护与修复的研究，是近些年的研究热点。由于无毒性、化学和生物稳定性好以及相对较高的反应活性，二氧化钛成为最常用的光催化剂。然而，宽能带(锐钛矿3.2eV)导致的低可见光催化活性、低比表面积导致的比较差的吸附能力都限制了其大规模应用。人们试图引入载体来提高其吸附能力，而拥有大比表面积的粘土受到了广泛关注，关于粘土负载型催化剂也有相当多的研究报道。粘土矿物分布广泛，价格低廉，并且具有孔隙率高、耐热性好、吸附性强等性能，在社会的各个领域得到了广大学者的关注，尤其是在污水处理和工业催化方面受到青睐。粘土负载是金属氧化物等插入到硅酸盐粘土层间形成的一种粘土负载型多孔材料，该结构可以有效的提升催化剂的吸附性能。但是单纯负载并未很好的解决可见光催化活性低的问题，如何提高可见光利用率仍然是困扰光催化领域的重大问题。

发明内容

为了克服上述现有处理手段的不足，本发明的目的在于提供一种累托石负载氧化铟光催化剂的制备和应用，该方法引入带隙只有2.8eV的氧化铟和有良好吸附性能的累托石进行复合，制备累托石负载氧化铟光催化剂。以粘土为基体，和半导体进行复合，不但能增强催化剂对污染物的吸附能力，还能显著提高催化剂的有效活性位，而且又可以利用粘土固载光催化剂、易于固液分离和回收利用的优势。本发明能够拓展累托石粘土和铟资源的利用思路，提高对矿产资源的综合利用效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种累托石负载氧化铟光催化剂的制备方法，取累托石于水中，超声分散制成累托石悬浮液，用去离子水和水合硝酸铟配制成溶液缓慢滴入累托石悬浮液中；然后用浓氨水调节混合溶液的pH值直至出现白色沉淀；持续搅拌后静置老化，再用去离子水离心洗涤，过滤后将固体烘干，焙烧后碾磨即制得累托石负载氧化铟光催化剂。

优选地，所述累托石纯度在92%以上，悬浮液的质量浓度为5～10%，超声分散20～40分钟。

优选地，所述累托石为钠基累托石。

优选地，加入的水合硝酸铟与累托石的量比为30～60mmol/g。用浓氨水调节pH值为8～11。

优选地，白色沉淀出现后持续搅拌1～3小时，老化9～12小时。

优选地，70～90℃烘干，400～600℃焙烧2～4小时。

本发明还提供了所制备的累托石负载氧化铟光催化剂在催化降解有机染料酸性红G方面的用途，包括如下步骤：称量150mg催化剂和100mL酸性红G（10mg/L）置于500mL烧杯中，先在暗箱中搅拌5分钟以使催化剂充分分散，然后打开镝灯（覆盖了400nm的滤光片以保证为可见光），两小时后取样离心，测量清液中染料的浓度并计算降解率。

本发明的优点是：

1）所制备的催化剂具有可见光活性高、吸附性强、易于回收的特点。

2）成本低廉，简单易行，易于控制。

3）拓展了累托石和铟资源的利用思路。

附图说明

图1是本发明最终产品的XRD图谱。

图2是本发明最终产品的TEM图

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

一种累托石负载氧化铟（In₂O₃）光催化剂的制备方法，具体实施方式是取一定量提纯过的钠基累托石（纯度在92%以上）于水中，超声分散30分钟制成质量浓度为5%的钠基累托石悬浮液。用去离子水和水合硝酸铟配制成溶液缓慢滴入累托石悬浮液中，水合硝酸铟与钠基累托石的量比为40mmol/g。然后用浓氨水调节混合溶液的pH值到9，出现白色沉淀。持续搅拌2小时后静置老化12小时，再用去离子水离心洗涤，过滤后将固体在80℃烘干，500℃焙烧后磨细即制得累托石负载氧化铟光催化剂，最终产品的XRD图谱和TEM图片如附图1和附图2所示。

称量150mg所制备的催化剂和100mL酸性红G（10mg/L）置于500mL烧杯中，先在暗箱中搅拌5分钟以使催化剂充分分散，然后打开镝灯（覆盖了400nm的滤光片以保证照射在溶液上的光为可见光），两小时后取样离心，测量清液中染料的浓度并计算降解率。经计算，该催化剂在可见光下2小时内对10mg/L的酸性红降解率达到98.7%。