[发明专利]一种NiFe2O4/TiO2/海泡石复合光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化氧化法技术领域，具体地说涉及一种NiFe₂O₄/TiO₂/海泡石复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

光催化氧化法技术，是近二十几年来应用于废水领域的一种新型高效的工业废水处理技术。光催化氧化法技术中常用的光催化剂是纳米TiO₂，它用于废水处理，是环保技术的一个新突破。纳米TiO₂光催化剂在紫外光的照射下，能产生氧化和还原能力较强的电子-空穴对，能有效降解造纸废水中的氯代酚类、卤代烃类、二恶英、各种有机酸等，且除净度高、降解速度快、无二次污染，使用周期长、适用的污染物广，达到一次性降解污染物的目的，所以对它的研究十分广泛。

目前，TiO₂作为光催化剂在实际应用过程中存在一些不足之处，例如：TiO₂的光催化剂量子效率低，选择吸附性差，固化条件苛刻，易凝聚、易失活，而且光谱响应范围在紫外光区，太阳光谱中可见光部分不能有效利用，这些都限制了TiO₂的工业应用。针对TiO₂作为光催化剂存在的不足，目前国内外对TiO₂光催化剂主要进行两个方面的改性研究：一是开发TiO₂负载型光催化剂；二是通过掺杂对TiO₂进行改性，使其在实际应用中得到更好地利用。

在TiO₂负载型光催化剂研究领域中，有研究人员开发出TiO₂/海泡石负载型光催化剂，这种催化剂是在海泡石表面包裹TiO₂，海泡石为含水镁铝硅酸盐粘土矿物，价格便宜，来源广泛，是一种具有更大比表面积的多孔介质材料，可以提高对有机污染物的吸附效果。海泡石晶体结构中存在大量微孔道，是由无数平行管状孔道组合，其比表面积大，海泡石吸附性质受到其晶体结构的制约。海泡石表面电荷是由其表面的Si-O键和Al-O键发生水解破裂，既能成为酸，也能作为碱，破键水解产生的R-OH上的羟基(-OH)，故其具有两性，这些表面反应使海泡石表面带电荷。改性作用主要是使海泡石在水溶液中的结构电荷和表面电荷发生改变，从而改变海泡石的带电性和吸附活性。

在通过掺杂对TiO₂进行改性领域，有研究人员利用磁性材料对TiO₂进行掺杂以形成的复合催化剂，常用的掺杂手法有在Fe₃O₄或CoFe₂O₄表面包裹TiO₂，这种复合催化剂可增大光吸收范围，光催化活性。另外由于掺杂了磁性材料，有利于催化剂的回收和再利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种同时拥有吸附效果好、光催化活性高、能够回收和重复利用的优点的NiFe₂O₄/TiO₂/海泡石复合光催化剂。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种NiFe₂O₄/TiO₂/海泡石复合光催化剂，成分包括海泡石、TiO₂和NiFe₂O₄，海泡石为载体，TiO₂以膜的形式包裹在海泡石表面，NiFe₂O₄以颗粒的形式负载在TiO₂表面。

进一步的，其中Ni的含量为1—2wt％、Fe的含量为1.9—3.8wt％、Ti的含量为12—18wt％，余分为海泡石。NiFe₂O₄/TiO₂/海泡石复合光催化剂的各组分含量在此范围内时，其催化效果较好。

进一步的，Ni的含量为1.5wt％、Fe的含量为2.8wt％、Ti的含量为15wt％，余分为海泡石。

本发明还提供所述的NiFe₂O₄/TiO₂/海泡石复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)海泡石的预处理