[发明专利]一种稀土改性凹凸棒土负载钛酸锶/氧化锡/硫化锌复合纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土改性凹凸棒土负载钛酸锶/氧化锡/硫化锌复合纳米材料的制备方法，属于光触媒材料领域。

背景技术

凹凸棒土是一种层链状结构的水富镁铝硅酸粘土矿物，由于凹凸棒土特殊的结构，使其具备许多优良的特征，如具有较好的吸附能力，独特的分散性，耐高温、抗盐碱，有较高的可塑性及粘结力，矿物本身质轻、性脆、吸水性强，比面积大，干燥后收缩小，不大显裂纹，水浸泡崩散，悬浮液遇电质不絮凝、不沉淀，所以凹凸棒土具有广泛的应用领域，可用作吸附剂、催化剂、胶凝剂、填充剂、悬浮剂、增稠剂、脱色剂等。

光触媒材料是在光的照射下(自然光，灯光)会产生类似与光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的氢氧自由基和活性氧，具有很强的氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和病毒的蛋白质，把有机污染物分解成二氧化碳和水，因而光触媒材料具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁等功能，可广泛应用于环境的净化。

目前光触媒材料主要有TiO₂、ZnO、SnO₂、CdS、ZnS等。虽然光触媒材料具有广阔的应用前景，但要实现工业化还存在着一定的距离，必须首先解决光触媒材料回收困难的问题，所以需将光触媒材料固定化，负载于载体上，载体包括玻璃陶瓷类、高分子聚合物类和吸附剂类等。其中吸附剂类载体具有比表面积大、多孔、吸附性能良好、稳定性高等特点，以活性炭的吸附性能最好，也是目前研究最广泛的吸附剂载体，但其价格昂贵、再生困难，应用受到一定的限制。凹凸棒土具有比面积大，稳定性好，吸附能力强，矿藏丰富，价格较活性炭便宜，可广泛用作光触媒材料的载体。目前市场上多常见凹凸棒土负载纳米二氧化钛光触媒材料，很少见到稀土改性凹凸棒土负载钛酸锶/氧化锡/硫化锌复合纳米材料作为光触媒材料。因此，本发明开发了一种稀土改性凹凸棒土负载钛酸锶/氧化锡/硫化锌复合纳米材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土改性凹凸棒土负载钛酸锶/氧化锡/硫化锌复合纳米材料的制备方法，本发明制得的稀土改性凹凸棒土负载钛酸锶/氧化锡/硫化锌复合纳米材料具有较高的光催化活性和较宽的光谱响应范围。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种稀土改性凹凸棒土负载钛酸锶/氧化锡/硫化锌复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照等摩尔比称取醋酸锶和钛酸四丁酯，然后将醋酸锶溶于3-4倍质量的蒸馏水中，再向所得的溶液中加入相当于醋酸锶质量4-7%的氯化镧，在40-50℃水浴温度下，搅拌3-6min，得溶液A；将钛酸四丁酯溶于15-20倍体积的异丙醇中，得溶液B；然后在磁力搅拌下将溶液A以每秒2-3滴的速度逐滴加入到溶液B中，滴加完成后继续搅拌4-7min，静置陈化24-48h，形成凝胶A；

（2）将四氯化锡溶于蒸馏水配制成浓度为0.5mol/L的溶液，再加入相当于四氯化锡质量分数3-5%的硫酸铕，在45-55℃水浴温度下，搅拌2-4min，得溶液C；在磁力搅拌下以每秒2-3滴的速度向溶液C逐滴加入2mol/L的氨水溶液，使得溶液PH=7-8，在30-40℃水浴温度下恒温静置陈化8-12h，得凝胶B；

（3）按照体积比1:1:0.2-0.4称取1mol/L醋酸锌水溶液、1mol/L硫代乙酰胺水溶液和0.01mol/L硝酸钇水溶液，然后将1mol/L醋酸锌水溶液和0.01mol/L硝酸钇水溶液混合均匀，再加入相当于醋酸锌4-5倍质量的三聚磷酸钠，高速搅拌5-10min，然后在磁力搅拌下以每秒3-4滴的速度逐滴加入1mol/L硫代乙酰胺水溶液，加热至130-150℃，恒温反应5-8h，反应结束后冷却至室温，离心分离，将得到的固体产物用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤3-4次，在70-80℃下真空干燥24-48h，即得掺钇纳米硫化锌；

（4）按照质量比1:0.5-0.8:3-4:0.3-0.6将凝胶A、凝胶B、纯化凹凸棒土和掺钇纳米硫化锌混合，在1000-2000r/min的转速下搅拌25-40min，过滤，放置2-3天后在110-120℃下烘干至恒重，烘干后在300-350℃下预烧1.5-2.5h，升温至420-460℃，恒温2.5-3.5h，再升温至560-620℃，恒温1.5-2.5h，再升温至680-740℃，恒温1-2h，自然冷却，次日取出，即得所需的稀土改性凹凸棒土负载钛酸锶/氧化锡/硫化锌复合纳米材料。

步骤（3）中所述高速搅拌的转速为2500-3000r/min。