/沸石复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料制备领域，具体为用于处理染料废水的纳米CuO-TiO2/沸石复合 材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 纺织工业是我国的传统产业之一，它包括纺织，化纤，服装和印染等。21世纪以来， 我国的印染业迅猛发展，但其生产过程中排放的废水如果治理不当将会对环境造成非常严 重的污染。印染废水具有有机污染物浓度高，碱性大，色度深等特点。据不完全统计，我国 印染废水的排放量为300~400万m 3/d。现今，已经迫切需要对纺织印染废水提出一个可 行的治理对策。目前，处理印染废水的传统工艺主要有絮凝沉淀法，吸附法，生化法，电化学 法，化学氧化法和光催化法等。
[0003] 光催化法具有低能耗，无二次污染，可完全矿化有机物等优点。纳米TiO2因其具 有光催化活性高，化学性质稳定，无毒无害等优点，已经作为半导体光催化剂被广泛应用。 由于纳米TiO2的带隙较宽，只有在紫外线照射下，才能激发价带电子跃迀到导带，形成光 生电子和空穴，因此，极大地限制了 1102在环境工程领域的应用。然而，CuO的禁带宽度为 I. 7eV，导带能级比TiO2导带能级更负，将CuO与TiO 2进行复合，可以激发波长红移至可见 光区。
[0004] 纳米半导体光催化剂由于粒径较小，容易团聚，不易放置，吸附能力不强，限制了 其在废水处理方面的应用，然而，负载型半导体光催化剂具有易分离、易回收、可重复使用 等优点。常用的载体有：活性炭、玻璃纤维、粘土、沸石等。由于沸石具有均匀的孔道结构， 可为反应提供场所，同时具有良好的离子交换和吸附性能，能够弥补单一使用110 2的不足， 因此，沸石可成为光催化剂牢固负载和均匀分散的载体。天然沸石作为一种非金属矿物材 料，在我国的储量是相当丰富的，其具有较低的成本和丰富的储量，使天然沸石越来越受到 重视。
【发明内容】
[0005] 本发明将良好日光吸收的纳米CuO与1102复合负载到天然沸石上作为一种半导 体光催化剂，同TiO2/沸石相比，纳米CuO-TiO2/沸石吸附降解染料废水的效果更好。
[0006] 本发明提供的一种用于处理染料废水的纳米CuO-TiO2/沸石复合材料的制备方 法如下：首先用盐酸预处理，经煅烧得天然沸石；然后将钛酸丁酯，无水乙醇，二乙醇胺按 3:10:1的比例混合制备TiO2溶胶，将天然沸石分散在TiO 2溶胶里，水浴加热搅拌，烘干后， 经煅烧得到TiO2/沸石；最后配制5mmol/L浓度的Cu (NO3) 2溶液，将TiO 2/沸石均匀分散在 Cu (NO3) 2溶液中搅拌，烘干后，经煅烧得到纳米CuO-TiO 2/沸石复合材料。
[0007] 优选的，本发明用于处理染料废水的纳米CuO-TiO2/沸石复合材料的制备方法具 体如下：
[0008] (1)将盐酸与蒸馏水按1:1的比例稀释混合，将天然沸石加入其中，在80°C~90°C 水浴中加热搅拌4h~5h，用蒸馏水过滤洗涤，在90°C条件下干燥后，在500°C~600°C条件 下煅烧得到处理好的沸石〇. 5g~Ig ;
[0009] (2)将钛酸丁醋，无水乙醇，二乙醇胺按3:10:1的比例制备出含0.3111 〇1~0.5111〇1 TiO2溶胶，将上述预处理好的0. 5g~Ig天然沸石放入配好的25mL~50mL的1102溶胶中， 经70 °C~90 °C水浴加热搅拌2h~4h后，在90 °C条件下干燥，450 °C~650 °C条件下煅烧后， 得到纳米TiO2/沸石复合材料；
[0010] (3)配制 20mL ~50mL 浓度为 5mmol/L ~2Smmol /T,的 Cu (NO3) 2溶液，将 0· 5g ~ Ig纳米TiO2/沸石复合材料分散在20mL~50mL的Cu (NO3) 2溶液中，搅拌2h，用蒸馏水过 滤洗涤，在90°C条件下干燥，400°C~600°C条件下煅烧后，得到纳米CuO-TiO 2/沸石复合材 料。
[0011] 本发明的作用机理是：能量大于或等于禁带宽度能量当量值的光子，能将导带上 的电子激发跃迀至价带，在价带上留下带正电荷的空穴，迀移到半导体表面的elPh+与吸 附的〇2、H20、0H_和有机物等发生氧化还原反应；然而纳米TiO 2的禁带宽度为3. 2eV，只能 吸收380nm以下的紫外光，对占太阳光能量的利用率较低，可利用窄禁带半导体复合能够 提高TiO 2催化剂体系的可见光催化活性；当光子的能量不足以激发TiO 2的电子，而窄禁带 半导体价带电子受激发跃迀时，e_迀移到TiO 2的导带上，空穴留在窄带半导体价带上，实现 光生电子-空穴的有效分离，抑制窄禁带半导体的光腐烛现象。
[0012] 优选的，所述步骤（1)中将盐酸与蒸馏水按1:1的比例稀释混合，将天然沸石加入 其中，在90°C水浴中加热搅拌5h。
[0013] 优选的，所述步骤（2)中的TiO2溶胶，用钛酸丁酯，无水乙醇，二乙醇胺按3:10:1 的比例制备出含〇· 5mol的TiO2溶胶。
[0014] 优选的，所述步骤（3)中的纳米CuO-TiO2/沸石复合材料，是TiO 2/沸石在600°C 条件下煅烧得到的。
[0015] 本发明所获得的纳米CuO-TiO2/沸石复合材料，采用降解甲基蓝溶液评价其光催 化活性，称取0.1 g样品放置表面皿中，向样品中加入20mL浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液 后，将表面皿放在日光灯下照射3h，经紫外可见光分光光度计测试后，其对染料废水处理效 率达到90%以上。
[0016] 本发明的有益效果为：本发明获得的纳米CuO-TiO2/沸石复合材料，在日光灯照 射下，经紫外-可见分光光度计测试后，对染料废水处理效率达到90%以上，且制备的纳米 CuO-TiO2/沸石复合材料易于回收，吸附降解性能好，综合成本低。
【附图说明】
[0017] 图1为实施例1所得的纳米CuO-TiO2/沸石复合材料经紫外-可见分光光度计测 试结果。
[0018] 图2为实施例2所得的纳米CuO-TiO2/沸石复合材料经紫外-可见分光光度计测 试结果。
[0019] 图3为实施例3所得的纳米CuO-TiO2/沸石复合材料经紫外-可见分光光度计测 试结果。
【具体实施方式】
[0020] 下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制 本发明。
[0021] 实施例1
[0022] 本发明用于处理染料废水的纳米CuO-TiO2/沸石复合材料的制备方法具体如下：
[0023] (1)将盐酸与蒸馏水按1:1的比例稀释混合，将天然沸石加入其中，在80°C水浴中 加热搅拌4h，用蒸馏水过滤洗涤，在90°C条件下干燥后，在500°C条件下煅烧得到处理好的 沸石0. 5g ;
[0024] (2)用钛酸丁醋，无水乙醇，二乙醇胺按3:10:1的比例制备出含0.3mol 1102溶 胶，将上述预处理好的〇. 5g天然沸石放入配好的25mL的TiO2溶胶中，经70°C水浴加热搅 拌2h后，在90°C条件下干燥，450°C条件下煅烧后，得到纳米TiO 2/沸石复合材料；
[0025] (3)配制20mL浓度为5mmol/L的Cu (NO3) 2溶液，将0· 5g纳米TiO 2/沸石复合材料 分散在20mL的Cu (NO3) 2溶液中，搅拌2h，用蒸馏水过滤洗涤，在90°C条件下干燥，400°C条 件下煅烧后，得到纳米CuO-TiO 2/沸石复合材料。
[0026] 本发明所获得的纳米CuO-TiO2/沸