[发明专利]具有高效光催化性能的蒙脱石负载Bi20O30·TiO2复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高效光催化性能的蒙脱石负载Bi₂₀O₃₀·TiO₂复合材料的制备方法，利用化学溶液分解法制备Bi₂₀O₃₀·TiO₂复合材料，再将Bi₂₀O₃₀·TiO₂复合材料添加到蒙脱石悬浮液中并与蒙脱石层发生化学结合，制备出具有高效光催化性能的蒙脱石负载Bi₂₀O₃₀·TiO₂复合材料。由于蒙脱石独特的层状结构，因此在处理染料废水时，吸附作用和光催化作用同时进行，并且吸附作用能够有效促进光催化作用的进行。有效解决了Bi₂O₃、TiO₂或蒙脱石单独处理染料废水时，光催化活性低、光生电子和空穴易复合、TiO₂颗粒易团聚、吸附效果不佳等问题，显著提高了染料废水的降解能力。

技术领域

本发明涉及新型材料合成技术领域，具体为一种具有高效光催化性能的蒙脱石负载Bi₂₀O₃₀·TiO₂复合材料的制备方法。

背景技术

据统计，全世界已经有超过10万种的染料，而且每年都会有70万吨的染料被应用在纺织产业中，其中50％的染料是活性染料，即使这些染料以低浓度排放入水体后，也会阻碍阳光进入水体，导致水中溶解氧含量降低，高毒性的特点也会危害生物健康。因此，对染料废水的处理是目前治理环境污染的一大难题。因此，寻找一种高效、绿色、低能耗的染料废水处理方法显得尤为重要。我国的蒙脱石(Montmorillonite)储量非常丰富，具有大比表面积、优良吸附性、层间阳离子交换性好等优点，尤其是经过金属离子或有机大分子插层改性后的蒙脱石能有效去除水中的污染物，是一种广受关注的新型矿物材料。TiO₂是一种有潜力的半导体材料，因其无毒、稳定、一定的吸附性能、高光催化活性等特点被广泛应用于光催化技术领域。Bi₂O₃是一种重要的半导体材料，其禁带宽度为2～3.96eV，在可见光范围有较好的吸收，因此在可见光催化应用方面具有一定的潜力。然而，当单独使用Bi₂O₃、TiO₂或蒙脱石处理染料废水时，还存在光催化活性低、光生电子和空穴易复合、TiO₂颗粒易团聚、吸附效果不佳等问题，严重影响了其对于染料废水的降解能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高效光催化性能的蒙脱石负载Bi₂₀O₃₀·TiO₂复合材料的制备方法，以解决单独使用Bi₂O₃、TiO₂或蒙脱石处理染料废水时，光催化活性低、光生电子和空穴易复合、TiO₂颗粒易团聚、吸附效果不佳等问题，以克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有高效光催化性能的蒙脱石负载Bi₂₀O₃₀·TiO₂复合材料的制备方法，其具体操作步骤如下：

a.称取10～12mmol五水合硝酸铋放入烧杯，加入8～10ml冰乙酸，在室温条件下超声震荡20～30min，使五水合硝酸铋充分溶解；

b.取25～30ml无水乙醇加入到a中，充分搅拌30min混合均匀；

c.取适量钛酸四丁酯缓慢滴加到b中，搅拌1h，使其混合均匀；

d.将c在60～100℃条件下，恒温水浴搅拌40～60min，搅拌结束后在室温条件下静置12～24h；

e.将静置后的产品在80～100℃的干燥箱内干燥；