[发明专利]一种Bi

说明书

本发明涉及一种Bi₂O₃/蒙脱石复合光催化材料及其制备方法，该方法可显著提升光催化剂的活性与吸附性，属于矿物材料加工利用领域。本发明充分利用经过超声的蒙脱石的单片层优良性质，很大程度的提升了蒙脱石的吸附作用，并改变了其表面零点电位值。将超声处理的蒙脱石溶液通过水热过程负载氧化铋，将蒙脱石的吸附能力和Bi₂O₃的可见光催化性能有机的结合在一起。该方法原料成本低、工艺简单、环境友好、制品分散性好、氧化铋形貌可控、且所得Bi₂O₃/蒙脱石复合光催化剂易回收、可见光催化活性好、性能稳定。

技术领域

本发明涉及一种可见光响应的Bi₂O₃/蒙脱石复合光催化材料及其制备方法，该方法可显著提升光催化剂的可见光催化活性与吸附性，属于矿物材料加工利用领域。

背景技术

Bi₂O₃晶体是一种重要的p-型半导体材料，禁带宽度较窄，可有效利用可见光进行有机污染物的光催化降解，是近年来受到广泛关注的新型可见光催化剂。在氧化铋合成方面，单连伟、肖彦薇等人在中国专利【CN109485096A】中公开了一种通过水热合成制备四方相氧化铋的方法。杨焕平、王磊等人在中国专利【CN107857300A】中公开了一种通过常压沸腾回流法制备β型氧化铋的方法。胡汉祥在《铋蒸气氧化法制备氧化铋纳米粉体的研究》一文中，采用金属蒸汽氧化法，通过加入助剂使Bi固体蒸发、气相氧化，从而制备纳米Bi₂O₃粉体，但是虽然Bi₂O₃半导体纳米晶催化剂效率高，但此方法受到蒸气压不高、蒸发困难等条件的制约，生产成本较高。上述几种制备方法或受到成本制约，或从液相中分离回收困难，难以循环利用，制约其进一步应用。

为此，很多研究者尝试将纳米晶光催化剂固定或负载于不同载体来解决光催化剂的回收问题，已报道的载体主要有：活性炭、硅胶、沸石、纤维等。蒙脱石是一种2∶1型的层状硅酸盐矿物，储量丰富，价格低廉，在水相中的可分散性优异。由于晶格中的硅铝取代效应,蒙脱石的结构单元层带有天然负电荷,可吸附Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等，使得蒙脱石具有离子交换性、吸水性、膨胀性、吸附性等一系列优良性能，是一种较理想的光催化剂载体。

蒙脱石在用于制备光催化剂的载体方面已有一定应用，刘新兵在中国专利【CN107413322A】中公开了一种纳米TiO₂柱撑蒙脱石的生产方法及应用。在此方法中蒙脱石不仅可以解决回收问题，而且还有助于提高光催化剂的活性。

李芳菲、霍明远等人在中国专利【CN107469801A】中公开了一种利用酸碱环境调控蒙脱石微片层重组过程获得的一种锐钛矿与蒙脱石的层叠复合材料及其制备方法，该叠层材料需要事先在碱性条件下将蒙脱石载体充分分散后再进行酸性复合。进一步剥离的蒙脱石在与光催化剂的复合时有一定的优化效果，有助于提高光催化剂的活性。

虽然蒙脱石在用于制备光催化剂的载体方面已有一定应用，并且对于氧化铋作为光催化剂也有一定应用，但是目前氧化铋与蒙脱石的复合却还没有人做过。

本发明提出了一种利用高功率超声分散的蒙脱石微片层与氧化铋前驱体制备片状Bi₂O₃/蒙脱石复合光催化剂的方法，其中通过由弱酸至碱的水热反应条件下得到的复合光催化剂中的氧化铋为片状结构，整个复合过程方法简单，原料廉价，不使用有机添加剂，无需煅烧即可获得高结晶度、光催化活性理想的Bi₂O₃/蒙脱石复合光催化剂，显著降低了生产能耗和废水处理难度。

发明内容