一种BiOCl/蒙脱石复合光催化材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境功能材料领域，具体设及一种BiOCl/蒙脱石复合光催化材料及 其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 据估算，全世界范围内可商业应用的染料超过10万种，而产生的染料废水排放量 每年超过70万吨，许多染料都具有毒性、甚至致癌性，会对水体生物构成严重威胁。并且， 由于染料大都属于难降解的有机化合物，其化学结构复杂，常规活性污泥中难W被细菌吞 隧破坏，致使普通的生化处理出水往往难W达到排放标准。物理化学方法，如：泡沫气浮法、 物理化学吸附法、电解凝聚法、化学氧化还原法、光催化氧化法等，运些方法已经被大量研 究者应用到染料的废水处理。传统的吸附法与新兴的低碳绿色的光催化的结合，发挥协同 作用，已经得到越来越多的重视，而作为一种具有高效快捷、操作简单、成本低廉等优点的 环境功能材料，随着科研和实践的不断发展，它必将在未来染料废水的处理领域中得到广 泛的应用。
[0003] 决定吸附法工业应用的关键是开发出高效吸附剂。近年来，国内外学者的研究重 点逐步由活性炭转向天然的廉价固体吸附材料，目前已进行了吸附性能研究和评价的材料 有沸石、娃藻±、粘±矿物、生物质碳、几下质和壳聚糖等。活性炭是一种有效的吸附剂，但 价格昂贵，限制了其广泛应用；而蒙脱石作为地球上资源最丰富的粘上矿物之一、比表面 积大，已被公认为一种高效廉价的吸附剂。而BiOCl由于它的稳定性好，具有合适的能带 宽度，因而在净化有机污染物方面表现出高的光催化性能，必将得到广泛的应用。然而，目 前纯BiOCl因其吸附能力的有限性而导致其光催化效果不佳，因此需要进一步改性W增强 BiOCl复合体的吸附能力。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种BiOCl/蒙 脱石复合光催化材料度iOCl-Mt)的制备方法。 阳0化]本发明的第二个目的，在于提供上述制备方法获得的BiOCl/蒙脱石复合光催化 材料。该复合光催化材料在光催化降解过程中，能有效抑制光生电子与光生空穴的复合，延 长光生电子与光生空穴单独存在的寿命。
[0006] 本发明的第S个目的，在于提供上述BiOCl/蒙脱石复合光催化材料的应用。
[0007] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] 一种BiOCl/蒙脱石复合光催化材料的制备方法，包括W下步骤：
[0009] (1)用盐酸和去离子水作溶剂，配制浓度为1. 0~5.Owt%的钢基蒙脱石（简称 化-Mt)悬浊液和浓度为3.Owt%的Bi(N03) 3溶液各100血，然后在揽拌条件下，将Bi(NO3) 3 溶液加入到钢基蒙脱石悬浊液中，超声30min~1.化，后将反应液抑值调节为2,揽拌反应 8~16h，便得到混合悬浊液；
[0010] (2)将步骤（1)获得的混合悬浊液离屯、后取沉淀，沉淀洗涂后烘干、研磨、过200目 筛，得到所述BiOCl/蒙脱石复合光催化材料。 W11] 步骤（1)所述的钢基蒙脱石悬浊液和Bi(N〇3)3溶液的抑值均为0。 阳01引步骤（1)中用氨水调节反应液抑值。 阳01引步骤（1)所述Bi(N03)3溶液W2~5血/min的速度加入到钢基蒙脱石悬浊液中。 [0014] 步骤（2)所述的洗涂指用去离子水和无水乙醇分别各洗涂=次。 阳01引步骤似所述的烘干溫度为80°C。
[0016] 步骤似所述的烘干时间为8~lOh。
[0017] 上述制备方法获得的产物就是BiOCl/蒙脱石复合光催化材料。
[0018] 通过阴、阳离子染料的降解试验证实，上述BiOCl/蒙脱石复合光催化材料可W在 处理染料废水中推广应用。 阳019] 蒙脱石粘±矿物的主要化学成分是5;[02、41203、]^肖0，还有少量化2〇3等氧化物。蒙 脱石的吸附性能与蒙脱石的物理结构和化学结构密切相关，本发明将其与具有优良光催化 性能的BiOCl光催化材料进行复合，即通过特殊的合成方法制得具有优良光催化性能的 BiOCl-Mt复合材料。而BiOCl-Mt在快速吸附的同时可W快速对染料分子进行光催化降解， 运样，不仅有效去除污染，而且可实现真正的低碳环保。运种复合光催化材料对染料的吸 附-光催化降解机理，经过系统研究表明，BiOCl-Mt材料和染料分子之间的作用力，主要是 静电引力（离子交换）与氨键；其光催化降解机理主要是空穴氧化作用。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有W下优点及有益效果：
[0021] 本发明制备的BiOCl/蒙脱石复合光催化材料，不仅具有强的吸附能力，而且光催 化降解效果显著。在紫外光照射条件下，对阳离子型染料罗丹明B(化B)和阴离子型染料澄 黄G(0G)的吸附光催化降解表现出高效性，采用0. 15g/L的本发明制备的BiOCl/蒙脱石复 合光催化材料，在较短的Ih内就可W对40mg/L化B和0G进行接近100%的清除。
【附图说明】
[0022] 图1为样品化-Mt，Bi0Cl和BiOCl-Mt^O. 15g/L)光催化降解40mg/L的化B的对 比曲线；
[0023] 图2为化-Mt，BiOCl和BiOCl-Mti〇). 15g/L)光催化降解40mg/L的0G的对比曲 线；
[0024] 图3为BiOCl-Mt系列样品光催化降解化B(a)和0G化）的对比实验； 阳02引 图4为抑对于BiOCl-Mt(0. 15g/L)光催化降解化B(40mg/L)的影响。
【具体实施方式】
[00%] 下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。 阳〇27] 实施例1
[0028] 一种BiOCl/蒙脱石复合光催化材料的制备方法，包括W下步骤：
[0029] (1)用盐酸和去离子水配制浓度为1.Owt%的化-Mt悬浊液和浓度为3.Owt%的 Bi(N03) 3溶液各lOOmU将溶液抑值均调至0 ;然后在揽拌条件下，将Bi(NO3) 3溶液W最佳 滴加速度3mL/min逐步滴加到化-Mt悬浊液中，超声Ih后，用氨水将反应液抑值调节为2， 揽拌反应12h，便得到混合悬浊液；
[0030] (2)将步骤（1)获得的混合悬浊液离屯、，沉淀用去离子水和无水乙醇分别各洗涂 S次，于80°C烘干（时间为化)、研磨、过200目筛，得到所述BiOCl/蒙脱石复合光催化材 料BiOCl-Mti。
[0031] 按照上述方法，分别将步骤（1)中的化-化悬浊液的质量分数改为2.Owt%， 3. 0wt%，4wt%和 5.Owt%，其他条件相同，分别制得产品BiOCl-Mtz，BiOCl-Mts，BiOCl-Mt4 和BiOCl-Mts。
[0032] 图1展示了样品化-Mt、BiOCl和BiOCl-Mts0). 15g/L)光催化降解40mg/L的化B 的对比曲线；图2展示了样品化-Mt、BiOCl和BiOCl-Mti0). 15g/L)光催化降解40mg/L的 0G的对比曲线。与化-Mt和BiOCl进行对比，BiOCl-Mts对化B，BiOCl-Mt1对0G的吸附光 催化降解效果。在紫外光照60min的条件下，化B和0G几乎被完全降解。甚至是在30min 的紫外光照条件下，对化B亦有98 %的清除率，对0G有75. 1 %的清除率，比仅仅使用BiOCl 和化-Mt对化B降解率的75. 4 %、56. 7 %，对0G降解率的58. 2 %、19. 35 %，要高上很多。 对于化B样品BiOCl-Mt对其的吸附效果最好，运可能导致了其光催化降解效果优于BiOCl 和化-Mt。然而对于0G，样品BiOCl-Mt对其的吸附效果几乎与BiOCl和化-Mt-样，其光 催化活性的提