一种膨润土负载钒酸银光催化剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开一种膨润土负载钒酸银光催化剂的制备方法，具体步骤如下：将五氧化二钒加入到硝酸溶液中，搅拌，生成VO2+溶液；向VO2+溶液中加入干燥的膨润土粉末，搅拌，沉淀、分离、洗涤，再在105℃下烘干后升温到300～400℃煅烧，制得V2O5改性的膨润土；称取1～1.2mmol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，至沉淀完全后，固液分离，将上清液倒掉之后，继续向固体中滴加稀氨水，直到最初出现的沉淀恰好完全溶解为止；将V2O5改性的膨润土加入到银氨溶液中，搅拌4-6h，沉淀分离，经蒸馏水洗涤3～4次之后，100～105℃烘干，即得到一种膨润土负载钒酸银光催化剂。该方法成功将钒酸银固定到膨润土层间，有利于吸附和催化，充分发挥催化剂的纳米效应。
【专利说明】一种膨润土负载钒酸银光催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理领域，涉及一种膨润土负载钒酸银光催化剂的制备方法，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】
[0002]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。
[0003]膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物组成的粘土岩，在环境保护领域也广阔的应用前景。蒙脱石是由两个共顶联接的硅氧四面体片中间夹一个共边联接的铝氧八面体片组成的层状硅酸盐矿物，其结构中的单片层是纵横尺寸比很大的薄片，直径约为100-200nm，而厚度仅为lnm。5-10层这样的薄片通过层间阳离子结合在一起构成基本颗粒，由这些基本颗粒构成更大的不规则集团，因而膨润土具有层状结构。结构中铝对硅和镁对铝的类质同象替代的离子交换作用，会导致结构单元层内负电荷(即层电荷)过剩，为达到正负电荷的平衡，需要一定数量的阳离子来补偿而且位于层间区域。这些阳离子以离子键力联结结构单元层，并且是活动的，它的键强比分子键或氢键大得多。因此当蒙脱石结构单元层内部电荷未达到平衡时，单元层间的空隙中将由一定量的阳离子来充填，从而发生(阳)离子交换作用。蒙脱石由于破键、晶格内类质同象取代及吸附在其表面的腐殖质离解等原因而带负电荷，从而导致晶格层间结合疏松，遇水易膨胀成碎片，颗粒分散度高，具有巨大的内表面积和大量的交换性阳离子，使其具有良好的吸附性能和离子交换性能(单位膨润土阳离子交换容量约为74?130mmol/100g)。
[0004]钒酸银是一类具有可见光响应的新型光催化剂，其单斜相禁带宽度低于2.7eV，具有较高的可见光响应，且性质稳定，近年来成为研究热点。钒酸银有多种制备方法，如固相合成法、共沉淀法、化学沉积法、有机金属分解法、水热法、超声化学法等。这些方法制备的钒酸银均为纳米颗粒，虽然具有较高的比表面积，但容易团聚，降低处理效果，而且在处理废水后难以与水相分离,使其实用性大大降低。
【发明内容】
[0005]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钒酸银光催化剂的制备方法。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
[0007]—种膨润土负载钒酸银光催化剂的制备方法采用以下方法制得:
[0008]I)将5?8g五氧化二钒加入到25mL浓度为0.1?0.5mol/L的硝酸溶液中，搅拌20?40min,生成VO2+溶液；
[0009]2)向VO2+溶液中加入8?IOg干燥、粉碎过100目筛的膨润土，搅拌4?8h，VO2+和膨润土层间的阳离子发生交换，沉淀分离，用蒸馏水洗涤2?3次，制得VO2+柱撑的膨润土，将VO2+柱撑的膨润土在105°C下烘干后升温到300?400°C煅烧，将膨润土层内的VO2+转化为V2O5,制得V2O5改性的膨润土 ；
[0010]3)称取I?1.2mmol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，至沉淀完全后，固液分离，将上清液倒掉之后，继续向固体中滴加稀氨水，直到最初出现的沉淀恰好完全溶解为止，得到银氨溶液；
[0011]4)将V2O5改性的膨润土加入到银氨溶液中，搅拌4_6h，在碱性条件下，V2O5形成钒酸盐，钒酸盐和银离子反应，在膨润土层间生成钒酸银，沉淀分离，经蒸馏水洗涤3?4次之后，100?105°C烘干，即得到一种膨润土负载钒酸银光催化剂。
[0012]所述的膨润土是市售钙基或钠基膨润土。
[0013]本发明的有益效果是:
[0014]1、膨润土经过改性后，具有很大比表面积，可以用来吸附有机物，再利用钒酸银的催化作用，可以直接将吸附的有机污染物分解为无害的物质(如二氧化碳、水等)，分解后该水处理剂可以重复利用。
[0015]2、钒酸银被固定在膨润土层间，其颗粒间团聚可能较小，能始终保持纳米效应，增强吸附效果。
【具体实施方式】
[0016]实施例1
[0017]将8g五氧化二钒加入到25mL浓度为0.5mol/L的硝酸溶液中，搅拌40min，生成VO2+溶液；向VO2+溶液中加入IOg干燥、粉碎过100目筛市售钙基膨润土，搅拌8h，VO2+和膨润土层间的阳离子发生交换，沉淀分离，用蒸馏水洗涤3次，制得VO2+柱撑的膨润土，将VO2+柱撑的膨润土在105°C下烘干后升温到400°C煅烧，将膨润土层内的VO2+转化为V2O5,制得V2O5改性的膨润土 ；称取1.2mmol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，至沉淀完全后，固液分离，将上清液倒掉之后，继续向固体中滴加稀氨水，直到最初出现的沉淀恰好完全溶解为止，得到银氨溶液；将V2O5改性的膨润土加入到银氨溶液中，搅拌6h，在碱性条件下，V2O5形成钒酸盐，钒酸盐和银离子反应，在膨润土层间生成钒酸银，沉淀分离，经蒸馏水洗涤4次之后，105°C烘干，即得到一种膨润土负载钒酸银光催化剂。
[0018]将得到的催化剂0.75g加入到550mL浓度为50mg/L的Orange II废水中，在300w碘钨灯照射下，反应80分钟，脱色率为90.2%。
[0019]实施例2
[0020]将5g五氧化二钒加入到25mL浓度为0.lmol/L的硝酸溶液中，搅拌20min，生成VO2+溶液；向VO2+溶液中加入8g干燥、粉碎过100目筛市售钠基膨润土，搅拌4h，VO2+和膨润土层间的阳离子发生交换，沉淀分离，用蒸馏水洗涤2次，制得VO2+柱撑的膨润土，将VO2+柱撑的膨润土在105°C下烘干后升温到300°C煅烧，将膨润土层内的VO2+转化为V2O5,制得V2O5改性的膨润土 ；称取Immol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，至沉淀完全后，固液分离，将上清液倒掉之后，继续向固体中滴加稀氨水，直到最初出现的沉淀恰好完全溶解为止，得到银氨溶液；将V2O5改性的膨润土加入到银氨溶液中，搅拌4h，在碱性条件下，V2O5形成钒酸盐，钒酸盐和银离子反应，在膨润土层间生成钒酸银，沉淀分离，经蒸馏水洗涤3次之后，100°C烘干，即得到一种膨润土负载钒酸银光催化剂。
[0021]将得到的催化剂0.75g加入到550mL浓度为50mg/L的Orange II废水中，在300w碘钨灯照射下，反应80分钟，脱色率为91.4%。
[0022]实施例3
[0023]将7g五氧化二钒加入到25mL浓度为0.4mol/L的硝酸溶液中，搅拌30min，生成VO2+溶液；向VO2+溶液中加入IOg干燥、粉碎过100目筛市售钙基膨润土，搅拌6h，VO2+和膨润土层间的阳离子发生交换，沉淀分离，用蒸馏水洗涤3次，制得VO2+柱撑的膨润土，将VO2+柱撑的膨润土在105°C下烘干后升温到400°C煅烧，将膨润土层内的VO2+转化为V2O5,制得V2O5改性的膨润土 ；称取1.2mmol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，至沉淀完全后，固液分离，将上清液倒掉之后，继续向固体中滴加稀氨水，直到最初出现的沉淀恰好完全溶解为止，得到银氨溶液；将V2O5改性的膨润土加入到银氨溶液中，搅拌5h，在碱性条件下，V2O5形成钒酸盐，钒酸盐和银离子反应，在膨润土层间生成钒酸银，沉淀分离，经蒸馏水洗涤4次之后，105°C烘干，即得到一种膨润土负载钒酸银光催化剂。
[0024]将得到的催化剂0.75g加入到550mL浓度为50mg/L的亚甲基蓝废水中，在300w碘钨灯照射下，反应80分钟，脱色率为94.3%。
【权利要求】
1.一种膨润土负载钒酸银光催化剂的制备方法采用以下方法，其特征是依次包括如下步骤: 1)将5?8g五氧化二钒加入到25mL浓度为0.1?0.5mol/L的硝酸溶液中，搅拌20?40min，生成VO2+溶液； 2)向VO2+溶液中加入8?IOg干燥、粉碎过100目筛的膨润土，搅拌4?8h，VO2+和膨润土层间的阳离子发生交换，沉淀分离，用蒸馏水洗涤2?3次，制得VO2+柱撑的膨润土，将VO2+柱撑的膨润土在105°C下烘干后升温到300?400°C煅烧，将膨润土层内的VO2+转化为V2O5,制得V2O5改性的膨润土 ； 3)称取I?1.2mmol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，至沉淀完全后，固液分离，将上清液倒掉之后，继续向固体中滴加稀氨水，直到最初出现的沉淀恰好完全溶解为止，得到银氨溶液； 4)将V2O5改性的膨润土加入到银氨溶液中，搅拌4-6h，在碱性条件下，V2O5形成钒酸盐，钒酸盐和银离子反应，在膨润土层间生成钒酸银，沉淀分离，经蒸馏水洗涤3?4次之后，100?105°C烘干，即得到一种膨润土负载钒酸银光催化剂。
【文档编号】B01J23/68GK103990455SQ201410258304
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】马建锋, 王凯, 李良银, 姚超 申请人:常州大学