專利名稱：磁性聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光催化劑，特指一種磁性聚吡咯/ 二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)發(fā)展和環(huán)境問題的加劇，對有機(jī)廢水處理的研究越來越受到關(guān)注，傳統(tǒng)有機(jī)廢水的處理方法主要有物理吸附法、生物法、化學(xué)氧化法等，存在處理不充分、造成二次污染等問題，光催化降解法是一種新型有機(jī)廢水處理方法，以半導(dǎo)體材料作為光催化劑可以將水中的有機(jī)污染物深度降解成二氧化碳、水和其它無機(jī)物，常見的半導(dǎo)體材料光催化劑有Ti02、SnS、Zn0、CdS、CcKe等，其中由于納米二氧化鈦(TiO2)無毒、性能穩(wěn)定、催化活性高而作為首選的光催化劑材料，但是，納米二氧化鈦光催化劑在水處理應(yīng)用中也存缺點(diǎn) (1)納米二氧化鈦的回收問題。由于納米二氧化鈦粒徑小、易流失，在反應(yīng)結(jié)束后，把納米二氧化鈦粒子從水中分離和回收極為困難。( 光催化活性問題，二氧化鈦受光子激發(fā)電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶形成電子-空穴對，從而產(chǎn)生大量羥基自由基降解有機(jī)物污染物，但是由于缺乏電子接受體，電子-空穴對容易復(fù)合造成羥基自由基數(shù)量的減少，光催化活性降低。磁性材料具有磁響應(yīng)性能，通過磁場作用可以方便快捷的提取回收。中國專利 CN1562464A公開了一種以!^e3O4為核心，SiO2為隔離層，TiO2為外包覆層的雙層包覆型磁性納米光催化劑，易于在外加磁場作用下回收。該方法以正硅酸乙酯、無水乙醇、鈦酸四丁酯和四氧化三鐵為原料，增加了成本，限制了產(chǎn)品使用范圍；中國專利CN17M164A公開了可磁分離的復(fù)合光催化劑的制備方法，先通過合成磁性載體鐵酸鎳粒子，然后用二氧化硅通過液相沉積法包覆鐵酸鎳納米粒子，最后將二氧化鈦納米粒子負(fù)載在已包覆二氧化硅的鐵酸鎳粒子上，制備了可磁分離的復(fù)合光催化劑，該方法制備過程復(fù)雜，產(chǎn)品產(chǎn)率低，且未采用措施抑制電子-空穴對的復(fù)合；中國專利CN101362087A公布一種貴金屬修飾二氧化鈦光催化劑的制備方法，通過在納米二氧化鈦是沉積Ag、Au、Pt、Pd等貴金屬，促進(jìn)了光生電子-空穴對的分離，提高了二氧化鈦光催化劑的活性，但該方法使用的Ag、Au、Pt、Pd等貴金屬價(jià)格昂貴，限制其推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明目的在于開發(fā)一種可回收高催化活性納米復(fù)合催化劑材料及其制備方法。本發(fā)明的思路是先以粘土為基體，采用原位合成法制備納米二氧化鈦/粘土復(fù)合材料，同時(shí)四氯化鈦水解產(chǎn)生的鹽酸用于合成導(dǎo)電聚吡咯，合成導(dǎo)電聚吡咯所用氧化劑形成磁性載體，從而制備高活性可回收的納米復(fù)合光催化劑。本發(fā)明提供一種磁性聚吡咯/ 二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑，納米復(fù)合光催化劑中二氧化鈦與粘土質(zhì)量比為0. 25、. 9 :1，聚吡咯與粘土的質(zhì)量比為0. 03、. 1 1,四氧化三鐵與粘土的質(zhì)量比為0. 1 0. 3 :1，該復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟
(1)向粘土中加入去離子水配制成粘土漿體，水與粘土的質(zhì)量比為5 201 ；
(2)在1(T60°C時(shí)，將步驟1中所得到的粘土漿體加入到摩爾濃度為0.5 4mol化―1的四氯化鈦水溶液中，攪拌均勻，酸化10 240分鐘，升溫至8(T12(TC，保溫反應(yīng)廣10小時(shí)，得到二氧化鈦/粘土納米復(fù)合材料漿液；
(3)將步驟2中所得到的二氧化鈦/粘土納米復(fù)合材料漿液降溫至(T40°C后，用堿液調(diào)節(jié)體系PH值為1.5 2. 5，加入吡咯單體，再加入摩爾濃度為廣2. 5mol · Γ1的三氯化鐵水溶液，保溫反應(yīng)2 12小時(shí)，得到導(dǎo)電聚吡咯/ 二氧化鈦/粘土納米復(fù)合材料漿液；
(4)向步驟3所述導(dǎo)電聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合材料漿液中加入摩爾濃度為 0. 5^2mol · L—1的氯化亞鐵水溶液，混合均勻，邊攪拌，邊將含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料加入到摩爾濃度為廣3 mol - Γ1的氨水溶液中，控制反應(yīng)溫度為3(T70°C，使得混合漿料加完后的體系PH值為7. 5^9,繼續(xù)保溫反應(yīng)0. 5^2小時(shí)，得到磁性聚吡咯/ 二氧化鈦/粘土復(fù)合光催化劑漿料；
(5)過濾，并用洗滌去離子水洗至濾液pH值呈中性，干燥，粉碎，得到磁性聚吡咯/二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合光催化劑粉體。步驟1所述的粘土為凹凸棒土、硅藻土、膨潤土和海泡石中的一種。步驟2所述的四氯化鈦用量按其完全反應(yīng)生成二氧化鈦的質(zhì)量計(jì)算，其中二氧化鈦與粘土質(zhì)量比(二氧化鈦粘土)為0. 2Γ0. 91 1 ；
步驟3所述的堿液為氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氨水中的一種。步驟3所述的吡咯單體用量以吡咯與粘土的質(zhì)量比計(jì)，吡咯粘土 =0.03、. 1 :1。步驟3所述的三氯化鐵水溶液的用量以三氯化鐵與粘土的質(zhì)量比計(jì)，三氯化鐵 粘土 =0. 13 0. 43 :1ο步驟4所述的氯化亞鐵水溶液的用量以氯化亞鐵與三氯化鐵的摩爾比計(jì)，氯化亞鐵三氯化鐵的摩爾比=0.5 =I0本發(fā)明的有益效果是
1、導(dǎo)電聚吡咯接受二氧化鈦受光子激發(fā)產(chǎn)生電子并加速二氧化鈦導(dǎo)帶電子向作為電子受體轉(zhuǎn)移速度，促進(jìn)光生電子和空穴的分離，大幅提高二氧化鈦催化效率。2、利用四氯化鈦水解產(chǎn)生鹽酸同作為合成導(dǎo)電聚吡咯所需的摻雜劑，利用合成導(dǎo)電聚吡咯所用氧化劑(三氯化鐵)作為三價(jià)鐵源合成磁性狗304，并負(fù)載在復(fù)合材料表面，充分利用原料，節(jié)約了成本。3、利用粘土高的比表面積和優(yōu)異的吸附性能來富集污染物，增大二氧化鈦與有機(jī)物的接觸率。利用納米二氧化鈦的高效光催化氧化作用使粘土表面吸附的污染物分解，實(shí)現(xiàn)光催化劑的再生和循環(huán)使用。利用負(fù)載的磁性狗304，可以在磁場中實(shí)現(xiàn)光催化劑的分離和回收。4、利用四氯化鈦水解產(chǎn)生的鹽酸作為活化劑來酸化和活化粘土，既提高了粘土的比表面積和吸附能力，又省去了粘土活化所需的加酸步驟，節(jié)約了酸的消耗，簡化了生產(chǎn)工藝。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 向20克凹凸棒土中加入200克去離子水，用JYD650智能型超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)超聲分散0. 5小時(shí)，配制成水與凹凸棒土的質(zhì)量比為10 1的漿體。
在30°C下，將制備的凹凸棒土漿體加入到60毫升摩爾濃度為2mol · Γ1的四氯化鈦水溶液中，攪拌均勻，酸化30分鐘，加熱使體系升溫至90°C，保溫反應(yīng)3小時(shí)，得到二氧化鈦/ 凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液。將二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液降溫至10°C，用摩爾濃度為2 mol · L—1 的氨水溶液調(diào)節(jié)體系PH值為1. 5，加入1. 2克吡咯，攪拌混合均勻后，邊攪拌，邊向混合體系中滴加20毫升摩爾濃度為2mol · L—1的三氯化鐵水溶液，并在10°C下保溫反應(yīng)4小時(shí)，得到導(dǎo)電聚吡咯/二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液。向?qū)щ娋圻量? 二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液中加入20毫升摩爾濃度為Imol -Γ1的氯化亞鐵水溶液，混合均勻，得到含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料，邊攪拌，邊將含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料加入到摩爾濃度為2mol · L—1的氨水溶液中， 控制反應(yīng)溫度為50°C，混合漿料加完后的體系pH值為8，繼續(xù)保溫反應(yīng)1小時(shí)，得到磁性聚吡咯/二氧化鈦/凹凸棒土復(fù)合光催化劑漿料。過濾，并用洗滌去離子水洗至濾液pH值呈中性，在80°C下鼓風(fēng)干燥3小時(shí)，粉碎， 得到磁性聚吡咯/二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合光催化劑粉體。納米復(fù)合光催化劑中二氧化鈦與凹凸棒土質(zhì)量比為0. 4793 1，聚吡咯與凹凸棒土的質(zhì)量比為0. 06 1,四氧化三鐵與凹凸棒土的質(zhì)量比為0. 2315 :1。實(shí)施例2 在實(shí)施例2中除將凹凸棒土換成硅藻土以外，其他工藝參數(shù)和操作方法均與實(shí)施例1相同，得到磁性聚吡咯/ 二氧化鈦/硅藻土納米復(fù)合光催化劑粉體。納米復(fù)合光催化劑中二氧化鈦與硅藻土質(zhì)量比為0. 4793 :1，聚吡咯與硅藻土的質(zhì)量比為0. 06 :1， 四氧化三鐵與硅藻土的質(zhì)量比為0. 2315 :1。實(shí)施例3 在實(shí)施例3中除將凹凸棒土換成膨潤土以外，其他工藝參數(shù)和操作方法均與實(shí)施例1相同，得到磁性聚吡咯/ 二氧化鈦/膨潤土納米復(fù)合光催化劑粉體。納米復(fù)合光催化劑中二氧化鈦與膨潤土質(zhì)量比為0. 4793 :1，聚吡咯與硅藻土的質(zhì)量比為0. 06 :1， 四氧化三鐵與硅藻土的質(zhì)量比為0. 2315 :1。實(shí)施例4 在實(shí)施例4中除將凹凸棒土換成海泡石以外，其他工藝參數(shù)和操作方法均與實(shí)施例1相同，得到磁性聚吡咯/ 二氧化鈦/海泡石納米復(fù)合光催化劑粉體。納米復(fù)合光催化劑中二氧化鈦與海泡石質(zhì)量比為0.4793 :1，聚吡咯與硅藻土的質(zhì)量比為0. 06 1,四氧化三鐵與硅藻土的質(zhì)量比為0. 2315 :1。實(shí)施例5 向200克凹凸棒土中加入1000克去離子水，用小型高壓均質(zhì)機(jī)(上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠)分散1小時(shí)，配制成水與凹凸棒土的質(zhì)量比為5 1的漿體。在10°C時(shí)，將制備的凹凸棒土漿體加入到1250毫升摩爾濃度為0. 5mol · Γ1的四氯化鈦水溶液中，攪拌均勻，酸化240分鐘，加熱使體系升溫至80°C，保溫反應(yīng)10小時(shí)，得到二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液。將二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液降溫至0°C，用摩爾濃度為4mol · Γ1的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)體系PH值為2. 0，加入6克吡咯，攪拌混合均勻后，邊攪拌，邊向混合體系中滴加68. 8毫升摩爾濃度為2. 5mol · L—1的三氯化鐵水溶液，并在0°C下保溫反應(yīng)12小時(shí)，得到導(dǎo)電聚吡咯/ 二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液。向?qū)щ娋圻量? 二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液中加入43毫升摩爾濃度為2mol -Γ1的氯化亞鐵水溶液，混合均勻，得到含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料，邊攪拌，邊將含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料加入到摩爾濃度為3mol · L—1的氨水溶液中， 控制反應(yīng)溫度為30°C，混合漿料加完后的體系pH值為9，繼續(xù)保溫反應(yīng)2小時(shí)，得到磁性聚吡咯/二氧化鈦/凹凸棒土復(fù)合光催化劑漿料。過濾，并用洗滌去離子水洗至濾液pH值呈中性，在60 0C下鼓風(fēng)干燥12小時(shí)，粉碎， 得到磁性聚吡咯/二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合光催化劑粉體。納米復(fù)合光催化劑中二氧化鈦與凹凸棒土質(zhì)量比為0. 2496 1，聚吡咯與凹凸棒土的質(zhì)量比為0. 03 1,四氧化三鐵與凹凸棒土的質(zhì)量比為0. 0996 :1。實(shí)施例6 向100克凹凸棒土中加入2000克去離子水，用ME100型高剪切混合乳化機(jī)高速(7000轉(zhuǎn)/分鐘)分散3小時(shí)，配制成水與凹凸棒土的質(zhì)量比為20 1的漿體。在60°C時(shí)，將制備的凹凸棒土漿體加入到282毫升摩爾濃度為4mol · Γ1的四氯化鈦水溶液中，攪拌均勻，酸化10分鐘，加熱使體系升溫至120°C，保溫反應(yīng)1小時(shí)，得到二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液。將二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液降溫至40°C，用摩爾濃度為Imol 的氫氧化鉀水溶液調(diào)節(jié)體系PH值為2. 5，加入10克吡咯，攪拌混合均勻后，邊攪拌，邊向混合體系中滴加259毫升摩爾濃度為Imol · L—1的三氯化鐵水溶液，并在40°C下保溫反應(yīng)2小時(shí)，得到導(dǎo)電聚吡咯/ 二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液。向?qū)щ娋圻量? 二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液中加入259毫升摩爾濃度為0. 5mol -Γ1的氯化亞鐵水溶液，混合均勻，得到含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料，邊攪拌，邊將含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料加入到摩爾濃度為Imol · L—1的氨水溶液中，控制反應(yīng)溫度為70°C，混合漿料加完后的體系pH值為7. 5，繼續(xù)保溫反應(yīng)0. 5小時(shí)，得到磁性聚吡咯/二氧化鈦/凹凸棒土復(fù)合光催化劑漿料。過濾，并用洗滌去離子水洗至濾液pH值呈中性，在100 0C下鼓風(fēng)干燥2小時(shí)，粉碎， 得到磁性聚吡咯/二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合光催化劑粉體。納米復(fù)合光催化劑中二氧化鈦與凹凸棒土質(zhì)量比為0.901 :1，聚吡咯與凹凸棒土的質(zhì)量比為0. 1 :1，四氧化三鐵與凹凸棒土的質(zhì)量比為0. 2998 :1。比較例1 在比較例1中，除將實(shí)施例1中加入凹凸棒土的工序刪除以外，其他操作均與實(shí)施例1相同，具體操作步驟如下
在30°C下，將200克去離子水加入到60毫升摩爾濃度為2mol · Γ1的四氯化鈦水溶液中，攪拌30分鐘，加熱使體系升溫至90°C，保溫反應(yīng)3小時(shí)，得到納米二氧化鈦分散液。將納米二氧化鈦分散液降溫至10°C，用摩爾濃度為2 mol ·廠1的氨水溶液調(diào)節(jié)體系PH值為1. 5，加入1. 2克吡咯，攪拌混合均勻后，邊攪拌，邊向混合體系中滴加20毫升摩爾濃度為2mol · L—1的三氯化鐵水溶液，并在10°C下保溫反應(yīng)4小時(shí)，得到導(dǎo)電聚吡咯/ 二氧化鈦納米復(fù)合材料漿液。向?qū)щ娋圻量? 二氧化鈦納米復(fù)合材料漿液中加入20毫升摩爾濃度為Imol · L—1 的氯化亞鐵水溶液，混合均勻，得到含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料，邊攪拌，邊將含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料加入到摩爾濃度為2mol -Γ1的氨水溶液中，控制反應(yīng)溫度為50°C，混合漿料加完后的體系pH值為8，繼續(xù)保溫反應(yīng)1小時(shí)，得到磁性聚吡咯/ 二氧化鈦復(fù)合光催化劑漿料。過濾，并用洗滌去離子水洗至濾液pH值呈中性，在80°C下鼓風(fēng)干燥3小時(shí)，粉碎， 得到磁性聚吡咯/二氧化鈦納米復(fù)合光催化劑粉體。比較例2 在比較例2中，除將實(shí)施例1中步驟3工序刪去以外，其他操作均與實(shí)施例1相同，具體操作步驟如下
向20克凹凸棒土中加入200克去離子水，用JYD650智能型超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)超聲分散0. 5小時(shí)，配制成水與凹凸棒土的質(zhì)量比為10 1的漿體。在30°C下，將制備的凹凸棒土漿體加入到60毫升摩爾濃度為2mol · Γ1的四氯化鈦水溶液中，攪拌均勻，酸化30分鐘，加熱使體系升溫至90°C，保溫反應(yīng)3小時(shí)，得到二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液。將二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液降溫至10°C，用摩爾濃度為2 mol · L—1 的氨水溶液調(diào)節(jié)體系PH值為1. 5，向混合體系中滴加20毫升摩爾濃度為2mol · L—1的三氯化鐵水溶液和20毫升摩爾濃度為Imol -Γ1的氯化亞鐵水溶液，混合均勻，得到含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料，邊攪拌，邊將含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料加入到摩爾濃度為2mol · L—1的氨水溶液中，控制反應(yīng)溫度為50°C，混合漿料加完后的體系pH值為8， 繼續(xù)保溫反應(yīng)1小時(shí)，得到磁性二氧化鈦/凹凸棒土復(fù)合光催化劑漿料。過濾，并用洗滌去離子水洗至濾液pH值呈中性，在80°C下鼓風(fēng)干燥3小時(shí)，粉碎， 得到磁性二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合光催化劑粉體。納米復(fù)合光催化劑中二氧化鈦與凹凸棒土質(zhì)量比為0. 4793 :1，四氧化三鐵與凹凸棒土的質(zhì)量比為0. 2315:1。比較例3 在比較例3中，除將實(shí)施例1中步驟4工序刪去以外，其他操作均與實(shí)施例1相同，具體操作步驟如下
向20克凹凸棒土中加入200克去離子水，用JYD650智能型超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)超聲分散0.5小時(shí)，配制成水與凹凸棒土的質(zhì)量比為10:1的漿體。在30°C下，將制備的凹凸棒土漿體加入到60毫升摩爾濃度為2mol · Γ1的四氯化鈦水溶液中，攪拌均勻，酸化30分鐘，加熱使體系升溫至90°C，保溫反應(yīng)3小時(shí)，得到二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液。將二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液降溫至10°C，用摩爾濃度為2 mol · L—1 的氨水溶液調(diào)節(jié)體系PH值為1. 5，加入1. 2克吡咯，攪拌混合均勻后，邊攪拌，邊向混合體系中滴加20毫升摩爾濃度為2mol · L—1的三氯化鐵水溶液，并在10°C下保溫反應(yīng)4小時(shí)，得到導(dǎo)電聚吡咯/二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液。過濾，并用洗滌去離子水洗至濾液pH值呈中性，在80°C下鼓風(fēng)干燥3小時(shí)，粉碎， 得到聚吡咯/二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合光催化劑粉體。納米復(fù)合光催化劑中二氧化鈦與凹凸棒土質(zhì)量比為0. 4793 1，聚吡咯與凹凸棒土的質(zhì)量比為0.06 :1。比較例4 在比較例3中，除將實(shí)施例1中步驟2中反應(yīng)溫度設(shè)為70°C以夕卜，其他操作均與實(shí)施例1相同，具體操作步驟如下
向20克凹凸棒土中加入200克去離子水，用JYD650智能型超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)超聲分散0. 5小時(shí)，配制成水與凹凸棒土的質(zhì)量比為10 1的漿體。在30°C下，將制備的凹凸棒土漿體加入到60毫升摩爾濃度為2mol · Γ1的四氯化鈦水溶液中，攪拌均勻，酸化30分鐘，加熱使體系升溫至70°C，保溫反應(yīng)3小時(shí)，得到二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液。將二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液降溫至10°C，用摩爾濃度為2 mol · L—1 的氨水溶液調(diào)節(jié)體系PH值為1. 5，加入1. 2克吡咯，攪拌混合均勻后，邊攪拌，邊向混合體系中滴加20毫升摩爾濃度為2mol · L—1的三氯化鐵水溶液，并在10°C下保溫反應(yīng)4小時(shí)，得到導(dǎo)電聚吡咯/二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液。向?qū)щ娋圻量? 二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合材料漿液中加入20毫升摩爾濃度為Imol -Γ1的氯化亞鐵水溶液，混合均勻，得到含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料，邊攪拌，邊將含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料加入到摩爾濃度為2mol · L—1的氨水溶液中， 控制反應(yīng)溫度為50°C，混合漿料加完后的體系pH值為8，繼續(xù)保溫反應(yīng)1小時(shí)，得到磁性聚吡咯/二氧化鈦/凹凸棒土復(fù)合光催化劑漿料。過濾，洗滌，在80°C下鼓風(fēng)干燥3小時(shí)，粉碎，得到磁性聚吡咯/ 二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合光催化劑粉體。納米復(fù)合光催化劑中二氧化鈦與凹凸棒土質(zhì)量比為0. 4793 1，聚吡咯與凹凸棒土的質(zhì)量比為0. 06 1,四氧化三鐵與凹凸棒土的質(zhì)量比為0. 2315 :1。比較例5 在比較例3中，除將實(shí)施例1中步驟2中反應(yīng)溫度設(shè)為50°C以夕卜，其他操作均與實(shí)施例1相同，得到磁性聚吡咯/ 二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合光催化劑粉體。納米復(fù)合光催化劑中二氧化鈦與凹凸棒土質(zhì)量比為0. 4793 1，聚吡咯與凹凸棒土的質(zhì)量比為0. 06 1,四氧化三鐵與凹凸棒土的質(zhì)量比為0. 2315 :1。比較例6 在比較例3中，除將實(shí)施例1中步驟2中反應(yīng)溫度設(shè)為30°C以夕卜，其他操作均與實(shí)施例1相同，得到磁性聚吡咯/ 二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合光催化劑粉體。納米復(fù)合光催化劑中二氧化鈦與凹凸棒土質(zhì)量比為0. 4793 1，聚吡咯與凹凸棒土的質(zhì)量比為0. 06 1,四氧化三鐵與凹凸棒土的質(zhì)量比為0. 2315 1
光催化性能評價(jià)
向XPA光化學(xué)反應(yīng)儀(南京胥江機(jī)電廠)中加入0. 5克制備的納米復(fù)合光催化材料， 再加入500毫升質(zhì)量濃度為0. Ig · L—1的活性紅M-2B水溶液，開啟攪拌并從底部通入流量 0. 02升/分鐘的空氣，開啟紫外燈(功率15瓦、波長254nm)，每隔10分鐘抽樣15毫升，離心分離，取上層清液進(jìn)行測試。通過分光光度計(jì)在其最大吸收波長下測定溶液的吸光度，降解率按下式計(jì)算
權(quán)利要求
1.磁性聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑，采用以下方法制備(1)向粘土中加入去離子水配制成粘土漿體，水與粘土的質(zhì)量比為5 201 ；(2)在1(T60°C時(shí)，將步驟1中所得到的粘土漿體加入到摩爾濃度為0.5 4mol化―1的四氯化鈦水溶液中，攪拌均勻，酸化10 240分鐘，升溫至8(T12(TC，保溫反應(yīng)廣10小時(shí)，得到二氧化鈦/粘土納米復(fù)合材料漿液；(3)將步驟2中所得到的二氧化鈦/粘土納米復(fù)合材料漿液降溫至(T40°C后，用堿液調(diào)節(jié)體系PH值為1.5 2. 5，加入吡咯單體，再加入摩爾濃度為廣2. 5mol · Γ1的三氯化鐵水溶液，保溫反應(yīng)2 12小時(shí)，得到導(dǎo)電聚吡咯/ 二氧化鈦/粘土納米復(fù)合材料漿液；(4)向步驟3所述導(dǎo)電聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合材料漿液中加入摩爾濃度為 0. 5^2mol · L—1的氯化亞鐵水溶液，混合均勻，邊攪拌，邊將含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料加入到摩爾濃度為廣3 mol - Γ1的氨水溶液中，控制反應(yīng)溫度為3(T70°C，使得混合漿料加完后的體系PH值為7. 5^9,繼續(xù)保溫反應(yīng)0. 5^2小時(shí)，得到磁性聚吡咯/ 二氧化鈦/粘土復(fù)合光催化劑漿料；(5)過濾，并用洗滌去離子水洗至濾液pH值呈中性，干燥，粉碎，得到磁性聚吡咯/二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合光催化劑粉體。
2.如權(quán)利要求1所述的磁性聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑，其特征在于 步驟(1)所述的粘土為凹凸棒土、硅藻土、膨潤土和海泡石中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的磁性聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑，其特征在于 步驟(2)所述的四氯化鈦用量按其完全反應(yīng)生成二氧化鈦的質(zhì)量計(jì)算，其中二氧化鈦與粘土質(zhì)量比(二氧化鈦粘土)為0. 24、. 91 :1。
4.如權(quán)利要求1所述的磁性聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑，其特征在于 步驟(3)所述的堿液為氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氨水中的一種，所述的吡咯單體用量以吡咯與粘土的質(zhì)量比計(jì)，吡咯粘土 =0. 03、. 1 :1，所述的三氯化鐵水溶液的用量以三氯化鐵與粘土的質(zhì)量比計(jì)，三氯化鐵粘土 =0. 13^0. 43 :1。
5.如權(quán)利要求1所述的磁性聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑，其特征在于 步驟(4)所述的氯化亞鐵水溶液的用量以氯化亞鐵與三氯化鐵的摩爾比計(jì)，氯化亞鐵三氯化鐵的摩爾比=0.5 :1。
6.如權(quán)利要求1所述的磁性聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑的制備方法， 包括以下步驟(1)向粘土中加入去離子水配制成粘土漿體，水與粘土的質(zhì)量比為5 201 ；(2)在1(T60°C時(shí)，將步驟1中所得到的粘土漿體加入到摩爾濃度為0.5 4mol化―1的四氯化鈦水溶液中，攪拌均勻，酸化10 240分鐘，升溫至8(T12(TC，保溫反應(yīng)廣10小時(shí)，得到二氧化鈦/粘土納米復(fù)合材料漿液；(3)將步驟2中所得到的二氧化鈦/粘土納米復(fù)合材料漿液降溫至(T40°C后，用堿液調(diào)節(jié)體系PH值為1.5 2. 5，加入吡咯單體，再加入摩爾濃度為廣2. 5mol · Γ1的三氯化鐵水溶液，保溫反應(yīng)2 12小時(shí)，得到導(dǎo)電聚吡咯/ 二氧化鈦/粘土納米復(fù)合材料漿液；(4)向步驟3所述導(dǎo)電聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合材料漿液中加入摩爾濃度為 0. 5^2mol · L—1的氯化亞鐵水溶液，混合均勻，邊攪拌，邊將含有三氯化鐵和氯化亞鐵的混合漿料加入到摩爾濃度為廣3 mol - Γ1的氨水溶液中，控制反應(yīng)溫度為3(T70°C，使得混合漿料加完后的體系PH值為7. 5^9,繼續(xù)保溫反應(yīng)0. 5^2小時(shí)，得到磁性聚吡咯/ 二氧化鈦/粘土復(fù)合光催化劑漿料；(5)過濾，并用洗滌去離子水洗至濾液pH值呈中性，干燥，粉碎，得到磁性聚吡咯/ 二氧化鈦/凹凸棒土納米復(fù)合光催化劑粉體。
7.如權(quán)利要求6所述的磁性聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑的制備方法， 其特征在于步驟(1)所述的粘土為凹凸棒土、硅藻土、膨潤土和海泡石中的一種。
8.如權(quán)利要求6所述的磁性聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑的制備方法， 其特征在于步驟(2)所述的四氯化鈦用量按其完全反應(yīng)生成二氧化鈦的質(zhì)量計(jì)算，其中二氧化鈦與粘土質(zhì)量比(二氧化鈦粘土)為0. 2Γ0. 91 :1。
9.如權(quán)利要求6所述的磁性聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑的制備方法， 其特征在于步驟(3)所述的堿液為氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氨水中的一種，所述的吡咯單體用量以吡咯與粘土的質(zhì)量比計(jì)，吡咯粘土 =0. 03、. 1 :1，所述的三氯化鐵水溶液的用量以三氯化鐵與粘土的質(zhì)量比計(jì)，三氯化鐵粘土 =0. 13^0. 43 :1。
10.如權(quán)利要求6所述的磁性聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑的其制備方法，其特征在于步驟(4)所述的氯化亞鐵水溶液的用量以氯化亞鐵與三氯化鐵的摩爾比計(jì)，氯化亞鐵三氯化鐵的摩爾比=0. 5 :1。
全文摘要
本發(fā)明涉及光催化劑，特指一種磁性聚吡咯/二氧化鈦/粘土納米復(fù)合光催化劑及其制備方法。本發(fā)明先以粘土為基體，采用原位合成法制備納米二氧化鈦/粘土復(fù)合材料，同時(shí)四氯化鈦水解產(chǎn)生的鹽酸用于合成導(dǎo)電聚吡咯，合成導(dǎo)電聚吡咯所用氧化劑形成磁性載體，從而制備高活性可回收的納米復(fù)合光催化劑。
文檔編號B01J31/38GK102389837SQ201110285350
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者劉文杰, 吳鳳芹, 姚超, 孔泳, 李超, 李錦春, 李霞章, 紀(jì)俊玲 申請人:常州大學(xué)