[发明专利]一种可见光响应的硅酸银/凹凸棒复合催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种可见光响应的硅酸银/凹凸棒复合催化剂的制备，是以凹凸棒为载体，硝酸银和硅酸钠为原料，通过离子交换或吸附将Ag⁺储存于凹凸棒中，进而采用化学沉淀法使其与硅酸钠进行反应，在保持凹凸棒棒状结构的基础上，在其表面均匀生长纳米硅酸银颗粒而得。本发明充分利用凹凸棒独特的结构特征，增大复合催化剂与污染物的接触面积，同时利用硅酸银在可见光范围内具有较好的吸收能力，充分发挥其纳米效应和光催化活性，显著提高材料的可见光利用效率和对有机污染物的降解率，可以在水处理方面具有较好的应用前景和经济效益，同时拓宽了凹凸棒的应用领域。

技术领域

本发明涉及一种复合光催化剂，尤其涉及一种可见光响应的硅酸银/凹凸棒复合光催化剂的制备方法，主要作为有效光催化成分，用于水体中的微量有机物的去除，属于光催化环境污染治理技术领域。

背景技术

随着工业化和城市化进程的加速，产生了大量工业废水和生活污水，致使饮用水源受到不同程度的污染，水中的微量有机物含量不断累积增加。而传统的饮用水净化工艺无法有效地去除饮用水体中的微量有机物。从目前国内外饮用水源中微有机污染深度处理技术的现状和发展趋势来看，光催化技术治理环境污染是研究的热点。虽然研究者在该领域开展了大量工作，取得了有益的研究成果，但仍存在着需要解决的技术问题：1）可见光利用效率低。二氧化钛、氧化锌等过渡金属氧化物的禁带宽度较高，只能吸收紫外光，而太阳光中紫外光成分不足5%，必须采取外加紫外光源形式，这无疑会增加成本和推广难度。2）光生载流子复合率高。二氧化钛等半导体光催化剂的表面光生载流子密度不足，降低了催化效率。3）对有机物种吸附能力不足。因此，有必要寻求具有良好性能的新型可见光响应的光催化材料。

硅酸银是一种较好的光催化剂，由于硅酸银的特殊电子结构使其在整个可见光范围内都具有较高的反应活性，有利于电子和空穴的分离，降低光生载流子的复合。但是，硅酸银的比表面积较小，颗粒分散性不佳，易团聚，不利用反应活性位的完全暴露，从而限制其性能的充分发挥。另外，其对有机物种的吸附、富集能力偏弱，降低了接触时间和催化效果。因此，选择性能优良、环保易得的载体，在其表面通过调控设计生长硅酸银，有效缓解其聚集堆积，促进其性能的提升是一种解决途径，值得深入研究。

凹凸棒具有其特殊的层链状纳米孔道结构，较高的比表面积，较好的吸附性能和离子交换性能，但是其在可见光区域没有吸收，不具有可见光催化性能。而良好的可见光吸收是材料能否实现可见光条件下对有机污染物高效消除的重要基础。将硅酸银修饰到凹凸棒表面既可提高其表面积又能增加其光学反应活性，对水中微量有机物的脱除和优化凹凸棒矿物资源的综合利用具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可见光响应的硅酸银/凹凸棒复合催化剂的制备方法，用于水体中的微量有机物的去除，属于环境污染治理技术领域。

一、硅酸银/凹凸棒复合光催化剂的制备

本发明可见光响应的硅酸银/凹凸棒复合催化剂的制备，是以凹凸棒为载体，采用化学沉淀法，在其表面均匀生长纳米硅酸银颗粒而得。具体制备工艺如下：

（1）将凹凸棒置于无机酸溶液中，在30~80℃下超声10~16 h，过滤，洗涤至中性，干燥，得到酸化凹凸棒；再将酸化凹凸棒置于无机碱溶液中，在30~80℃下超声10~16 h，过滤，洗涤至中性，干燥；然后在氮气氛围下，于200~600℃焙烧1~4 h，冷却至室温，得到改性处理的凹凸棒。其中，无机酸溶液为浓度0.5~3 mol/L的硝酸溶液，无机碱溶液为浓度0.5-3mol/L的氢氧化钠溶液；

（2）将改性处理的凹凸棒超声分散于纯水制成5~15 g/L的均匀悬浊液；加入硝酸银，避光下充分搅拌4~20h，得混合溶液。硝酸银的加入量为改性处理的凹凸棒质量的0.05~1.5倍；