一種用于處理廢氣的多孔材料負(fù)載氧化銀的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于處理廢氣的多孔材料負(fù)載氧化銀的制備方法。依次包括如下步驟：將膨潤土加入到八烷基三甲基溴化銨溶液中，在恒溫?cái)嚢?、老化、離心分離，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體；將(3?氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和硝酸銀按1：1：1(摩爾比)的量加入到水中形成溶液，反應(yīng)6～8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌沉淀分離，形成含銀有機(jī)配合物柱撐膨潤土；含產(chǎn)物置于馬弗爐中，400～550℃下焙燒6～8h，其中的碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材料負(fù)載氧化銀催化劑。該材料中的氧化銀均勻分布于三維孔道的孔壁上，對(duì)反應(yīng)物有較好的吸附和催化效果。
【專利說明】
一種用于處理廢氣的多孔材料負(fù)載氧化銀的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于處理廢氣的多孔材料負(fù)載氧化銀的制備方法，屬于催化材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]利用半導(dǎo)體材料分解水以及光催化氧化降解有機(jī)污染物是目前能源和環(huán)境凈化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。研發(fā)新型、高效、可見光響應(yīng)的光催化材料，提高對(duì)太陽光的利用率已經(jīng)成為光催化領(lǐng)域亟需解決的關(guān)鍵問題，也是最終實(shí)現(xiàn)光催化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的前提。對(duì)可見光響應(yīng)的光催化劑的研究有兩大思路:一種是對(duì)已有的紫外光響應(yīng)的光催化材料進(jìn)行修飾改性，使其光響應(yīng)區(qū)拓展到可見光范圍；另一種思路是開發(fā)及設(shè)計(jì)合成新型的可見光響應(yīng)的窄帶隙半導(dǎo)體催化材料。氧化銀(Ag20)是一種P型半導(dǎo)體，其帶隙能為1.46eV，在可見光區(qū)內(nèi)有較強(qiáng)的光吸收，是一種高活性和高選擇性的窄帶隙光催化劑。但是氧化銀在光照后導(dǎo)帶產(chǎn)生的光電子會(huì)將Ag+還原成Agn單質(zhì)簇，而價(jià)帶的空穴會(huì)氧化晶格中的02—釋放02，所以會(huì)產(chǎn)生催化劑本身的光腐蝕現(xiàn)象。同時(shí)氧化銀納米粒子中的銀離子將和殘留的一部分氧結(jié)合，其晶格將發(fā)生重構(gòu)，從而產(chǎn)生各種類似分子的光解發(fā)光中心。光解中心的出現(xiàn)將在氧化銀的禁帶中引入若干缺陷能級(jí)，從而使得氧化銀納米粒子利用光子效率提高。在光腐蝕的過程中，當(dāng)單質(zhì)銀和氧化銀的相對(duì)含量達(dá)到一定值時(shí)，后續(xù)會(huì)保持穩(wěn)定性。
[0003]納米材料的應(yīng)用有其固有缺點(diǎn)，比如易于團(tuán)聚、分離困難等等。膨潤土是以蒙脫石(Montmorillonite)為主要礦物的粘土巖。蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸鹽礦物，由兩個(gè)硅氧四面體中間夾一個(gè)鋁(鎂)氧(氫氧)八面體組成，屬于2:1型的三層粘土礦物。晶層間距離為0.96?2.14nm，這些納米片層團(tuán)聚在一起，形成幾百納米到幾微米的粘土顆粒。膨潤土有很強(qiáng)的陽離子交換能力，在一定的物理-化學(xué)條件下，Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、CU2+等可相互交換。該材料便宜廉價(jià)，在中國的儲(chǔ)量排世界第一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)載體價(jià)格高、活性低等不足，提供一種用于處理廢氣的多孔材料負(fù)載氧化銀的制備方法。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是依次包括如下步驟:
[0006]I)按照每克膨潤土對(duì)應(yīng)0.5?0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過20-50目篩的膨潤土加入到質(zhì)量百分比濃度為0.1 %?I %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在60?70 °C恒溫水浴中攪拌5?6h，老化12?24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體；
[0007]2)將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和硝酸銀按1:1: I (摩爾比)的量各2?4mol加入到20?40mL水中形成溶液，在20?35°C下反應(yīng)6?8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌2?4h、沉淀分離，反應(yīng)生成的含銀有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含銀有機(jī)配合物柱撐膨潤土 ；
[0008]3)將含銀有機(jī)配合物柱撐膨潤土置于馬弗爐中，400?550°C下焙燒6?8h，其中的碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到用于處理廢氣的多孔材料負(fù)載氧化銀的制備方法。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0010](I)將銀離子和有機(jī)物形成有機(jī)配合物，再利用有機(jī)膨潤土對(duì)有機(jī)物的吸附效應(yīng)，將銀元素均勻分布于膨潤土層間。
[0011](2)將含硅有機(jī)物和銀原子配合，插入膨潤土層間，再經(jīng)過高溫煅燒，去除碳元素，留下硅等元素，形成多孔材料。
[0012](3)利用膨潤土層狀結(jié)構(gòu)，在膨潤土層間插入硅元素，經(jīng)過煅燒之后，硅元素形成氧化硅和負(fù)載的氧化銀一起形成柱撐，使整個(gè)結(jié)構(gòu)為三維立體孔道結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下進(jìn)一步提供本發(fā)明的3個(gè)實(shí)施例:
[0014]實(shí)施例1
[0015]按照每克膨潤土對(duì)應(yīng)0.Smmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過50目篩的膨潤土加入到質(zhì)量百分比濃度為I %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在70 °C恒溫水浴中攪拌6h，老化24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體;將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和硝酸銀按I: I: I (摩爾比)的量各4mol加入到40mL水中形成溶液，在35°C下反應(yīng)8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌4h、沉淀分離，反應(yīng)生成的含銀有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含銀有機(jī)配合物柱撐膨潤土;將含銀配合物柱撐膨潤土置于馬弗爐中，550°C下焙燒Sh，其中的碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到用于處理廢氣的多孔材料負(fù)載氧化銀的制備方法。
[0016]將得到的膨潤土基多孔材料負(fù)載氧化銀催化劑0.5g加入到50mL濃度為40mg/L的金橙II廢水中，在300W金鹵燈照射下，反應(yīng)20min，脫色率為96.5%，催化劑分離后可以重復(fù)利用。
[0017]實(shí)施例2
[0018]按照每克膨潤土對(duì)應(yīng)0.5mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過20目篩的膨潤土加入到質(zhì)量百分比濃度為0.1 %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在60°C恒溫水浴中攪拌5h，老化12h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體;將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和硝酸銀按1:1:1 (摩爾比)的量各2moI加入到20mL水中形成溶液，在20°C下反應(yīng)6h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌2h、沉淀分離，反應(yīng)生成的含銀有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含銀有機(jī)配合物柱撐膨潤土；將含銀配合物柱撐膨潤土置于馬弗爐中，400°C下焙燒6h，其中的碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到用于處理廢氣的多孔材料負(fù)載氧化銀的制備方法。
[0019]將得到的膨潤土基多孔材料負(fù)載氧化銀催化劑0.5g加入到50mL濃度為40mg/L的金橙II廢水中，在300W金鹵燈照射下，反應(yīng)20min，脫色率為94.9%，催化劑分離后可以重復(fù)利用。
[0020]實(shí)施例3
[0021 ] 按照每克膨潤土對(duì)應(yīng)0.6mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過30目篩的膨潤土加入到質(zhì)量百分比濃度為I %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在70 °C恒溫水浴中攪拌6h，老化24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體;將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和硝酸銀按I: I: I (摩爾比)的量各3mol加入到30mL水中形成溶液，在35°C下反應(yīng)8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌3h、沉淀分離，反應(yīng)生成的含銀有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含銀有機(jī)配合物柱撐膨潤土;將含銀配合物柱撐膨潤土置于馬弗爐中，550°C下焙燒Sh，其中的碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到用于處理廢氣的多孔材料負(fù)載氧化銀的制備方法。
[0022]將得到的膨潤土基多孔材料負(fù)載氧化銀催化劑0.5g加入到50mL濃度為40mg/L的金橙II廢水中，在300w金鹵燈照射下，反應(yīng)20min，脫色率為98.2%，催化劑分離后可以重復(fù)利用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于處理廢氣的多孔材料負(fù)載氧化銀的制備方法，其特征是依次包括如下步驟: 1)按照每克膨潤土對(duì)應(yīng)0.5?0.8mmol八烷基三甲基溴化銨的量，將過20-50目篩的膨潤土加入到質(zhì)量百分比濃度為0.1 %?I %的八烷基三甲基溴化銨溶液中，在60?70 °C恒溫水浴中攪拌5?6h，老化12?24h，離心分離，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體； 2)將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水楊醛和硝酸銀按I: I: I (摩爾比)的量各2?4mol加入到20?40mL水中形成溶液，在20?35°C下反應(yīng)6?8h，加入八烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土固體，攪拌2?4h、沉淀分離，反應(yīng)生成的含銀有機(jī)配合物在分配作用下，插入膨潤土層間，形成含銀有機(jī)配合物柱撐膨潤土 ； 3)將含銀有機(jī)配合物柱撐膨潤土置于馬弗爐中，400?550°C下焙燒6?8h，其中的碳氮等元素轉(zhuǎn)化為氣體溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撐的膨潤土基多孔材料負(fù)載氧化銀催化劑。
【文檔編號(hào)】B01J23/50GK106076328SQ201610405875
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】王凱, 馬建鋒
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)