[发明专利]叠层壳聚糖/有机累托石/TiO2-Ag@AgCl插层纳米复合光催化膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种叠层壳聚糖/有机累托石/TiO₂‑Ag@AgCl插层纳米复合光催化膜及其制备方法，属于环境保护材料制备技术领域。本发明首先利用溶胶‑凝胶法制备有机累托石/TiO₂，再通过沉积法及光还原法制备有机累托石/TiO₂‑Ag@AgCl，最后利用溶液法制备壳聚糖/有机累托石/TiO₂‑Ag@AgCl插层纳米复合物，反复流涎‑冷冻‑干燥制备成物理交联的叠层复合膜。本发明制备的插层纳米复合光催化薄膜无毒、价廉，可生物降解，且稳定性好，可见光光催化活性高，不会造成资源浪费与形成二次污染，有望应用于工农业等领域有机废水及室内挥发性有机气体的处理。

技术领域

本发明属于环境保护材料制备技术领域，具体涉及一种具有吸附-可见光光催化功能的叠层壳聚糖/有机累托石/TiO₂-Ag@AgCl插层纳米复合光催化膜的制备方法。

背景技术

有机废水往往成分复杂，难以生物降解，在水体、土壤等自然环境中累积、蓄存，严重破坏了生态环境和人体健康。同样，由于楼房建筑、室内装修以及日用生活品的使用引起的室内污染问题也越来越严重。有效治理有机废水及去除室内挥发性有机污染气体是当前污染控制领域的研究重点和难点。传统处理有机污染物的方法主要有：物理处理技术、化学处理技术、生物处理技术。传统处理方法存在反应条件苟刻、应用范围窄、降解效率低、能耗高且易产生二次污染等问题。半导体光催化技术因对污染物选择性低、反应条件温和、反应速率快等优点而日益受到关注，在环境污染物的处理方面有良好的应用前景。TiO₂因其氧化能力强、无毒和光化学稳定等优点在诸多领域得到应用，并取得了很好的研究成果。然而，TiO₂带隙宽，导致太阳光利用率低、光生电子-空穴对易于复合而使量子效率下降，且TiO₂纳米颗粒在水中难回收，使其应用受到很大限制。故拓宽光催化剂的光谱响应范围以提高太阳光的利用率、提高光催化剂的量子率和催化剂回收再利用迫在眉睫。

累托石是一种亲水性的、易分离成纳米级微片的天然矿物材料，既有良好的阳离子交换性、分散性、膨胀性、悬浮性和胶体性能，又耐高温、抗紫外，累托石表面积大，对有机污染物具有良好的吸附性，故可作为光催化剂的载体。我国湖北有品质优良的储藏量高达600多万吨的累托石矿藏，由于人们对其认识相对其它粘土较晚，对其进行高附加值的开发利用也较少。壳聚糖为阳离子型天然多糖，可生物降解，易成膜、无毒、价廉，含有丰富的羟基和氨基，对有机污染物吸附性强，可作为光催化剂的优良载体。

在拓宽光催化剂的光谱响应范围以提高太阳光利用率方面，研究人员展开了一系列研究，如掺杂、成“结”、沉积贵金属、染料敏化等均旨在获得宽谱响应的光催化材料。近年来，人们提出利用贵金属表面等离子体效应来提高光催化材料性能。如Xu等通过水热法制备了立方状的NaTaO₃纳米粒，沉积AgCl在NaTaO₃纳米粒表面，通过光还原将部分的Ag⁺还原为Ag⁰，得到等离子体光催化剂 Ag/AgCl/NaTaO₃，该催化剂相对于纯NaTaO₃对亚甲基蓝、罗丹明B及苯酚均具有较高的可见光光催化活性(Dongbo Xu,Weidong Shi,Chengjie Song,et al.In-situ synthesis and enhanced photocatalytic activity of visible-light-driven plasmonic Ag/AgCl/NaTaO₃ nanocubes photocatalysts.AppliedCatalysis B:Environmental. 2016(191)228-234)。

发明内容

本发明目的是提供一种在可见光下具有良好的光催化性的叠层壳聚糖/有机累托石/TiO₂-Ag@AgCl插层纳米复合光催化膜，以及该复合光催化膜的制备方法。