CN104056664B - 一种膨润土负载磷钨酸银催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种膨润土负载磷钨酸银催化剂的制备方法，具体步骤如下：向硝酸银溶液中滴加稀氨水，边滴加边振荡，直到最初出现的沉淀又恰好完全溶解为止，得到银氨溶液；将膨润土加入到去离子水中浸泡10～12h，将银氨溶液滴加到浸泡过的膨润土悬浊液当中，边滴加边搅拌，滴加完成后继续搅拌，搅拌结束后水浴中老化24h，经洗涤烘干，得到氧化银柱撑的膨润土；将得到的氧化银柱撑的膨润土加入到无水乙醇中，搅拌中加入磷钨酸，至磷钨酸溶解后，搅拌并老化，再用无水乙醇洗数次后真空干燥，即得到膨润土负载磷钨酸银催化剂。膨润土的层结构被磷钨酸银的Keggin结构撑开，扩大了比表面积，使膨润土的内层表面积可以吸附更多污染物。
Description
技术领域
本发明属于水处理领域，涉及一种膨润土负载磷钨酸银催化剂的制备方法，尤其涉及一种用于处理有机废水的光催化材料及其制备方法。
背景技术
当前，伴随工业技术的飞速发展，人类赖以生存的水资源均受到不同程度的污染，水资源污染已经成为世界各国面临的亟待解决的问题。水中的污染物，特别是有毒有机污染物的存在，不仅造成环境污染、生态破坏，而且严重危害人类健康。这些有机污染物包括多环芳烃、多氯联苯、农药、环境干扰素、染料等。
磷钨酸银因其吸收可见光、催化活性高、价廉、无毒等优点而倍受关注。此外，磷钨酸银由于具有杂多酸的Keggin结构而具有特别高的稳定性。然而，低转换效率限制了其大规模的环境应用，因此，如何提高磷钨酸银的可见光催化效率是亟待解决的问题。影响磷钨酸银光催化效率的因素主要包括光的利用效率、光生电子-空穴的利用效率、稳定性等，而这些因素又极大地依赖于磷钨酸银自身的性质，如晶体结构、比表面积、形貌结构等。大比表面积有利于提高表面反应和提供更多的活性中心，因此，合成同时具有较大比表面积、较高结晶度和高稳定性的空心结构磷钨酸银将有利于提高光催化效率，这仍是目前的一挑战性课题。
膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物的粘土岩。蒙脱石的结构特征为一种含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体中间夹一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成，属于2:1型的三层粘土矿物。晶层间的距离为0.96～2.14nm，这些纳米片层层叠在一起，形成几百纳米到几微米的粘土颗粒，在膨润土层间有可以交换的阳离子。膨润土在水处理方面有较多的应用，但仅局限于吸附处理，其本身没有催化能力。但膨润土层状的纳米片层结构是良好的催化载体，其负载机理是通过阳离子交换，将催化活性物质交换到膨润土层间。但磷酸银属于固体盐，难以直接将其固定到膨润土层间。
膨润土是一种常见催化剂载体，但其一般负载机理是通过阳离子交换，将催化活性物质交换到膨润土层间，磷酸银属于固体盐，难以直接植入到膨润土层间。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种膨润土负载磷钨酸银催化剂的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种膨润土负载磷钨酸银催化剂的制备方法采用以下方法制得：
1)称取2～2.4mmol硝酸银，配置成10～15mmol/L溶液，向该溶液中滴加稀氨水，边滴加边振荡，直到最初出现的沉淀又恰好完全溶解为止，得到银氨溶液；
2)称取20g膨润土，加入到去离子水80～100mL浸泡10～12h，将银氨溶液滴加到浸泡过的膨润土悬浊液当中，边滴加边搅拌，滴加完成后继续搅拌3～4h，搅拌结束后在水浴80～85℃中老化24h，老化结束后水洗4～5次，80～100℃下烘干，得到氧化银柱撑的膨润土；
3)将得到的氧化银柱撑的膨润土加入到100～140mL无水乙醇中，搅拌中加入1～1.5mmol磷钨酸，至磷钨酸溶解后，继续搅拌4～6h，老化6～8h，老化结束后用无水乙醇洗数次60～75℃下真空干燥，即得到膨润土负载磷钨酸银催化剂。
本发明的有益效果是：
1.先将银离子交换到膨润土层间，再在碱性条件下水解成氧化银而固定在膨润土层间。将氧化银柱撑的膨润土分散在无水乙醇中，可以充分溶解磷钨酸，并限制银离子的移动，磷钨酸和氧化银反应生成磷钨酸银，而被固定在膨润土层间，生成的水则和乙醇互溶而不会滞留膨润土层间。
2.膨润土的层结构被磷钨酸银的Keggin结构撑开，扩大了比表面积，使膨润土的内层表面积可以吸附更多污染物。
3.利用膨润土的纳米片层结构，增加催化剂和载体的吸附能力，提高降解效率。
4.磷钨酸银仍然可以发挥纳米效应，并容易从水中分离。
具体实施方式
实施例1
称取2.4mmol硝酸银，配置成15mmol/L溶液，向该溶液中滴加稀氨水，边滴加边振荡，直到最初出现的沉淀又恰好完全溶解为止，得到银氨溶液；称取20g膨润土，加入到去离子水100mL浸泡12h，将银氨溶液滴加到浸泡过的膨润土悬浊液当中，边滴加边搅拌，滴加完成后继续搅拌4h，搅拌结束后在水浴85℃中老化24h，老化结束后水洗5次，100℃下烘干，得到氧化银柱撑的膨润土；将得到的氧化银柱撑的膨润土加入到140mL无水乙醇中，搅拌中加入1.5mmol磷钨酸，至磷钨酸溶解后，继续搅拌6h，老化8h，老化结束后用无水乙醇洗数次75℃下真空干燥，即得到膨润土负载磷钨酸银催化剂。
将得到的膨润土负载磷钨酸银催化剂进行比表面积分析，其比表面积为362.3m2/g，而为改性膨润土的比表面积仅为82.1m2/g；膨润土的层间距也有原来的1.5nm增加到2.1nm。将得到的膨润土负载磷钨酸银催化剂加入到装有100mL浓度为30mg/L的OrangeII废水中，在500w碘钨灯照射下，反应50分钟，脱色率为95.3％。而在相同条件下，同样量的磷钨酸银对污染物的去除效率仅为60.4％。
实施例2
称取2mmol硝酸银，配置成10mmol/L溶液，向该溶液中滴加稀氨水，边滴加边振荡，直到最初出现的沉淀又恰好完全溶解为止，得到银氨溶液；称取20g膨润土，加入到去离子水80mL浸泡10h，将银氨溶液滴加到浸泡过的膨润土悬浊液当中，边滴加边搅拌，滴加完成后继续搅拌3h，搅拌结束后在水浴80℃中老化24h，老化结束后水洗4次，80℃下烘干，得到氧化银柱撑的膨润土；将得到的氧化银柱撑的膨润土加入到100mL无水乙醇中，搅拌中加入1mmol磷钨酸，至磷钨酸溶解后，继续搅拌4h，老化6h，老化结束后用无水乙醇洗数次60℃下真空干燥，即得到膨润土负载磷钨酸银催化剂。
将得到的膨润土负载磷钨酸银催化剂加入到装有100mL浓度为30mg/L的OrangeII废水中，在500w碘钨灯照射下，反应50分钟，脱色率为92.1％。
实施例3
称取2.4mmol硝酸银，配置成15mmol/L溶液，向该溶液中滴加稀氨水，边滴加边振荡，直到最初出现的沉淀又恰好完全溶解为止，得到银氨溶液；称取20g膨润土，加入到去离子水100mL浸泡10h，将银氨溶液滴加到浸泡过的膨润土悬浊液当中，边滴加边搅拌，滴加完成后继续搅拌3h，搅拌结束后在水浴80℃中老化24h，老化结束后水洗4次，80℃下烘干，得到氧化银柱撑的膨润土；将得到的氧化银柱撑的膨润土加入到140mL无水乙醇中，搅拌中加入1.5mmol磷钨酸，至磷钨酸溶解后，继续搅拌6h，老化8h，老化结束后用无水乙醇洗数次75℃下真空干燥，即得到膨润土负载磷钨酸银催化剂。
将得到的膨润土负载磷钨酸银催化剂加入到装有100mL浓度为30mg/L的亚甲基蓝废水中，在500w碘钨灯照射下，反应50分钟，脱色率为95.2％。
Claims (1)
1.一种膨润土负载磷钨酸银催化剂的制备方法，其特征是依次包括如下步骤：
1)称取2～2.4mmol硝酸银，配置成10～15mmol/L溶液，向该溶液中滴加稀氨水，边滴加边振荡，直到最初出现的沉淀又恰好完全溶解为止，得到银氨溶液；
2)称取20g膨润土，加入到去离子水80～100mL浸泡10～12h，将银氨溶液滴加到浸泡过的膨润土悬浊液当中，边滴加边搅拌，滴加完成后继续搅拌3～4h，搅拌结束后在水浴80～85℃中老化24h，老化结束后水洗4～5次，80～100℃下烘干，得到氧化银柱撑的膨润土；
3)将得到的氧化银柱撑的膨润土加入到100～140mL无水乙醇中，搅拌中加入1～1.5mmol磷钨酸，至磷钨酸溶解后，继续搅拌4～6h，老化6～8h，老化结束后用无水乙醇洗数次60～75℃下真空干燥，即得到膨润土负载磷钨酸银催化剂。
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