[发明专利]一种凹凸棒土光催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种凹凸棒土光催化剂及其制备方法，在凹凸棒粘土粉末表面包裹一层有机化合物和非离子表面活性剂混合的复合活性剂，既能抑制凹凸棒粘土粉末间的聚合反应，又能提高凹凸棒粘土粉末在水溶液中的相容性和分散性，通过分散剂和六偏磷酸钠得到高分散性的凹凸棒粘土悬浮液，再利用纳米TiO₂溶胶的高活性，使之吸附在凹土粉末表面，通过烘干获得光催化性能优异的纳米氧化钛粉末以及微米氮化碳，在凹凸棒土棒状晶表面均一、稳定的担载，制备出一种性能优良的凹凸棒土光催化剂，促进光催化应用与发展。本发明的凹凸棒土光催化剂可填充在光催化涂料或者环境处理液中，具有非常好的光催化作用，能够降解污染物，达到自清洁目的。

技术领域：

本发明属于环境处理领域，具体是一种凹凸棒土光催化剂及其制备方法。

背景技术：

在水泥、混凝土、铺路砖、瓷砖、玻璃、皮革、木质家具等材料的表面长时间暴露在空气中，表面易空气中微小颗粒污染，因此在这些材料表面涂覆以二氧化钛(TiO2)为代表的环境稳定型自清洁材料成为趋势，经过验证这种复合材料对净化空气，改善空气质量可以起到明显的作用。光催化水泥铺路砖设有一个光催化材料的表面层，而该砖体能够保持传统的混凝土特性。具有高效光催化性能涂料，涂覆在建筑物表面可通过光催化反应降解大气中的无机和有机污染物。近年来，对光催化自洁净混凝土的逐步的研究，主要集中在光催化混凝土的制备、光催化降解环境污染物效果等方面。

但光催化材料在实际应用中因为被包覆、侵蚀以及脱落等问题，易影响光催化剂作用的效果，且目前纳米级的TiO2光催化材料价格高昂，严重影响了光催化剂的应用与推广。

发明内容：

为解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种光催化性能优良的凹凸棒土光催化剂，促进光催化应用与发展。本发明的另一目的是提供上述凹凸棒土光催化剂的制备方法，该制备方法工艺简单易行，适用于工业生产。本发明的技术方案如下：

一种凹凸棒土光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：称量凹凸棒粘土放至蒸馏水中搅拌2～4小时，用盐酸在80～100℃中处理1～3小时；向处理后的悬浮液加入由硬脂酸与失水山梨醇脂肪酸酯配制的复合活性剂，再滴加NaOH溶液调节pH值至6～8，再以500-600转/分速度搅拌2～4小时，静止10小时后，分离出凹凸棒土悬浮液；各成分用量关系：每80～100g凹凸棒粘土，对应蒸馏水用量为800～1000ml，盐酸用量为50～100ml，复合活性剂用量为5～10ml；

步骤2：将聚氧乙烯油醇醚、六偏磷酸钠和失水山梨醇脂肪酸酯加入步骤1)制得的凹凸棒土悬浮液中，然后在添加有氧化锆研磨球的行星磨中进行球磨3～4h，得到球磨后的凹凸棒土悬浮液；各成分用量关系：每80-100g凹凸棒粘土，对应聚氧乙烯油醇醚的加入量5～8m，六偏磷酸钠的加入量为5～10g，失水山梨醇脂肪酸酯的加入量为2～5ml；

步骤3：将钛酸丁酯缓慢滴入到无水乙醇，并加入抑制剂乙酰丙酮，然后进行搅拌15～30min，混合均匀后得到溶液A待用；其中，每80～100g凹凸棒粘土，对应钛酸丁酯的用量为50～80ml，乙酰丙酮的用量为15～20ml；溶液A中无水乙醇用量与钛酸丁酯的体积比为4：1～8：1；

将无水乙醇、硝酸和去离子水进行混合，滴入盐酸调节pH至3～4，室温条件下搅拌均匀得到溶液B；其中，每80～100g凹凸棒粘土，溶液B中无水乙醇的用量为200ml，硝酸的用量为20-25ml；去离子水的用量40～50ml；

然后将溶液A放在70～80℃恒温箱中，将溶液B缓慢加入溶液A中，搅拌均匀后得到纳米TiO₂溶胶；

步骤4：将步骤3制备的纳米TiO₂溶胶加入至步骤2制备的球磨后的凹凸棒土悬浮液中，经过30～60min搅拌，2～4h陈化，然后离心处理2-5次，每次3-8分钟，过滤回收固体物；然后在80℃～100℃烘箱中继续烘干2～4h，制得凹凸棒土光催化剂。