[发明专利]一种硅藻土基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种硅藻土基复合材料及其制备方法。本发明提供的硅藻土基复合材料包括活性组分和载体；所述活性组分为纳米TiO₂、纳米Bi单质和石墨烯；所述载体为硅藻土。本发明以硅藻土为载体，以纳米TiO₂、纳米Bi单质和石墨烯为活性组分，其中，Bi单质颗粒与纳米TiO₂复合形成异质结，通过等离子效应，利于光生电子分离、提高光催化性能，同时，硅藻土基材料上负载的石墨烯能够与TiO₂颗粒搭配，提高导电性能，三种活性组分在硅藻土载体上发挥协同作用，显著提升了材料的光催化效率，提高了对NO_x的去除效果。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，特别涉及一种硅藻土基复合材料及其制备方法。

背景技术

硅藻土是中国重要的非金属矿产资源之一，已探明其储量居世界第二和亚洲首位。硅藻土是由海洋湖泊中生长的硅藻类残骸在水底沉积，经自然环境作用逐渐沉积形成，主要矿物成分是其蛋白石及其变种，化学成分主要是SiO₂，并含有少量Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、N₂O、MgO等。硅藻土种类很多，主要有直链型、圆筛型、冠盘型、羽纹型等。硅藻土具有质量轻，比表面积大，孔隙率高，吸附液体能力强，化学稳定性高等诸多优异性能，因此在国内外已得到了广泛开发与应用。过去，对硅藻土的开发主要是较为粗犷的用于建筑材料、，过滤填料等低附加值材料，但硅藻土有别于其他三维多孔材料，其在纳米乃至微米尺度的三维结构(如孔、脊或管状结构)上表现出高度的规律性和精确的重现性，呈现出天然大孔/介孔型孔结构，故其具有高韧性、高耐热性及耐酸性等物理化学性能，且其价格低廉，有着许多潜在的用途。但与国外较为成熟的技术相比，国内的研究仍处于滞后、落后的地位，仍有较大差距。硅藻土产品档次低，且国内品种较为单一，以硅藻土助滤剂为代表的高附加值产品较少，特别是以硅藻土为原料制备功能材料的研究更显不足。

TiO₂常被用作光催化剂去除大气中的有害气体，常用的TiO₂的光学性能虽然稳定，但其带隙能较大，达3.2eV，要在小于或等于387.5nm的紫外光下才能被激发。另外一个影响该半导体催化剂催化效率的重要因素是光生电子和光生空穴的复合，由于电子与空穴极易复合，势必会降低高活性氧化基团的产率，导致催化剂催化能力的下降。另外，由于二氧化钛具有很强的亲水性，且超细二氧化钛容易团聚，导致催化能力下降，因此，需要对催化剂改性。基于此，现有技术提出以硅藻土为载体去负载TiO₂，将二者配合，结合TiO₂的作用和硅藻土的优势，从一定程度上改善了光催化性能，既对TiO₂做出了改进，又利用了硅藻土的上述优势，提升了其附加价值。

然而，随着环保要求的日益严格，对各种治理环境的材料也提出了更高的性能要求，TiO₂/硅藻土光催化剂的催化净化效果已逐渐不能满足要求，如何提高其催化净化效率已成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种硅藻土基复合材料及其制备方法。本发明提供的硅藻土基复合材料能够提高光催化效率，提升对NO_x的去除效果。

本发明提供了一种硅藻土基复合材料，包括活性组分和载体；

所述活性组分为纳米TiO₂、纳米Bi单质和石墨烯；

所述载体为硅藻土。

优选的，所述载体与活性组分的质量比为(40～60)∶(38～62)。

优选的，所述纳米TiO₂、纳米Bi单质和石墨烯的质量比为(20～30)∶(15～25)∶(3～7)。