本發(fā)明屬于復(fù)合光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光催化劑的制備方法，尤其是涉及一種納米Cu2O/Ag/TiO2-鐵改性沸石復(fù)合光催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著農(nóng)業(yè)和工業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)生的大量廢水對(duì)自然環(huán)境和人體等造成了極大的危害。富含高濃度有機(jī)物的廢水來(lái)源多、排放量大，未經(jīng)處理或處理不完全的廢水會(huì)給環(huán)境造成極大的危害。光催化還原法是去除有機(jī)污染物的有效方法之一，尤其是可見光去除有機(jī)污染物的技術(shù)比較普遍。其中，由于二氧化鈦具有無(wú)生物毒性、價(jià)格比較低廉、高催化活性等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于光催化降解有機(jī)污染物。二氧化鈦(TiO2)是一種非常重要的光催化用半導(dǎo)體材料，廣泛的用于各種污染物的光降解反應(yīng)。但是由于其半導(dǎo)體帶隙能較大(3.2eV)，所以其光催化活性只限制在光子能量較高的紫外光區(qū)域，即二氧化鈦只有在紫外光照射條件下，才具有對(duì)有機(jī)物催化降解的特性。然而太陽(yáng)光的大部分能量(>70％)集中在可見光區(qū)域，為了有效利用太陽(yáng)能，科研人員做了許多二氧化鈦的可見光光催化活性的研究。
不同于以往的專利文獻(xiàn)，本發(fā)明將改性的沸石與光催化劑相結(jié)合，由于制備的光催化劑具有更大的比表面積和更強(qiáng)的吸附能力，并且能在可見光下發(fā)生催化反應(yīng)，對(duì)有機(jī)污染物的降解效果良好。該制備方法簡(jiǎn)單易行，
目前，有將納米Cu2O、Ag和TiO2相結(jié)合，可以拓展其在可見光波段的光催化效率。然而，如果僅僅使用納米Cu2O、Ag和TiO2復(fù)合物作為光催化劑，雖然具有良好的光催化效率，但是不易于從水中將其進(jìn)行分離。因此，將納米復(fù)合物負(fù)載于載體中，有利于將其從水中分離。其中，改性后的沸石具有比表面積大和高離子交換能力等性質(zhì)，因此，改性的沸石可以成為納米Cu2O、Ag和TiO2的良好載體。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種對(duì)水中污染物具有良好去除效果，制備工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)環(huán)保的納米Cu2O/Ag/TiO2-鐵改性沸石復(fù)合光催化劑的制備方法。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
一種納米Cu2O/Ag/TiO2-鐵改性沸石復(fù)合光催化劑的制備方法，該方法具體包括以下步驟：
(1)將硅源和鋁源加入堿溶液中，充分混合，在某溫度條件下，形成沸石前驅(qū)體；
(2)將納米Cu2O、Ag和TiO2加入沸石前驅(qū)體中，充分混合，制得混合凝膠；
(3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌和干燥，得到中間物；
(4)將中間物與鐵鹽溶液充分混合，經(jīng)分離、洗滌和干燥后，再經(jīng)高溫煅燒，即制得所述的納米Cu2O/Ag/TiO2-鐵改性沸石復(fù)合光催化劑。
步驟1中所述的硅源、鋁源與堿溶液的摩爾比為2-10：2-25：100-500。硅源包括硅溶膠、水玻璃或有機(jī)硅化合物中的一種。鋁源包括偏鋁酸鈉、擬薄水鋁石或異丙醇鋁中的一種。
步驟(1)中所述的堿溶液為摩爾濃度為1-15mol/L的氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。
步驟(2)中所述的納米Cu2O、Ag和TiO2的總質(zhì)量與沸石前驅(qū)體的質(zhì)量之比為1：1-20。
步驟(2)中所述的納米Cu2O、Ag和TiO2的質(zhì)量之比為1：1-5：1-10。
步驟(1)所述的硅源和鋁源加入到堿溶液中，充分混合，并于100-200℃下反應(yīng)3-25小時(shí)，即制得沸石前驅(qū)體。
步驟(3)中所述的晶化處理的條件為：于95～150℃，自生壓力下進(jìn)行晶化，控制時(shí)間為3-60小時(shí)。
步驟(4)中所述的煅燒的條件為：于300～650℃，自生壓力下進(jìn)行晶化，控制時(shí)間為3-10小時(shí)。
步驟(4)中所述的鐵鹽溶液為：氯化鐵、硫酸鐵或硝酸鐵等一種或多種。鐵鹽溶液的濃度為1-10mol/L。
本發(fā)明中，所述的沸石根據(jù)合成方法的不同，可以具有不同的有機(jī)污染物吸附容量，本發(fā)明方法可以使用任意性質(zhì)的沸石，也可以通過(guò)選擇不同的硅源、鋁源，控制不同的硅鋁比，在堿性條件下合成水凝膠。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備過(guò)程簡(jiǎn)單，靈活性高，硅鋁比可調(diào)范圍較大，有效提高了光催化劑降解有機(jī)污染物的效率，具有很好的應(yīng)用前景。
附圖說(shuō)明
圖1為實(shí)施例1制備的光催化劑在可見光照射下對(duì)50mL 5×10-6mol L-1亞甲基橙的降解率圖譜；
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例納米Cu2O/Ag/TiO2-鐵改性沸石復(fù)合光催化劑的制備方法，具體包括以下步驟：
(1)將人工沸石A 5g分散于50mL 10mol/L的NaOH溶液中，在100℃條件下攪拌1小時(shí)，形成沸石前驅(qū)體；
(2)配制納米Cu2O、Ag和TiO2混合水溶液，再與沸石前驅(qū)體充分混合，制得混合凝膠；
(3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌和干燥，得到中間物；
(4)將中間物與50mL的4mol/L的氯化鐵溶液充分混合，經(jīng)分離、洗滌和干燥后，再經(jīng)高溫煅燒，即制得所述的納米Cu2O/Ag/TiO2-鐵改性沸石復(fù)合光催化劑。
步驟(1)中，堿溶液中沸石的加入量為：每毫升堿溶液中加入0.01g的沸石。
步驟(2)中納米Cu2O、Ag和TiO2的總質(zhì)量與沸石前驅(qū)體的質(zhì)量之比為1：5。納米Cu2O、Ag和TiO2的質(zhì)量之比為1：3：8。
步驟(3)中晶化處理的條件為：在100℃和自生壓力條件下進(jìn)行晶化，控制時(shí)間為10小時(shí)。
步驟(4)中所述的煅燒的條件為：于500℃，自生壓力下進(jìn)行晶化，控制時(shí)間為4小時(shí)。
如圖1所示，為本實(shí)施例光催化劑在可見光照射下對(duì)50mL 5×10-6mol L-1亞甲基橙的降解率圖譜。
實(shí)施例2
本實(shí)施例納米Cu2O/Ag/TiO2-鐵改性沸石復(fù)合光催化劑的制備方法，具體包括以下步驟：
(1)將人工沸石X 10g分散于100mL 12mol/L的NaOH溶液中，在120℃條件下攪拌3小時(shí)，形成沸石前驅(qū)體；
(2)配制納米Cu2O、Ag和TiO2混合水溶液，再與沸石前驅(qū)體充分混合，制得混合凝膠；
(3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌和干燥，得到中間物；
(4)將中間物與100mL的5mol/L的硝酸鐵溶液充分混合，經(jīng)分離、洗滌和干燥后，再經(jīng)高溫煅燒，即制得所述的納米Cu2O/Ag/TiO2-鐵改性沸石復(fù)合光催化劑。
步驟(1)中，堿溶液中沸石的加入量為：每毫升堿溶液中加入0.008g的沸石。
步驟(2)中納米Cu2O、Ag和TiO2的總質(zhì)量與沸石前驅(qū)體的質(zhì)量之比為1：6。納米Cu2O、Ag和TiO2的質(zhì)量之比為1：5：11。
步驟(3)中晶化處理的條件為：在125℃和自生壓力條件下進(jìn)行晶化，控制時(shí)間為10小時(shí)。
步驟(4)中所述的煅燒的條件為：于600℃，自生壓力下進(jìn)行晶化，控制時(shí)間為7小時(shí)。
實(shí)施例3
本實(shí)施例納米Cu2O/Ag/TiO2-鐵改性沸石復(fù)合光催化劑的制備方法，具體包括以下步驟：
(1)將硅源和鋁源加入堿溶液中，充分混合，在某溫度條件下，形成沸石前驅(qū)體；
(2)將納米Cu2O、Ag和TiO2加入沸石前驅(qū)體中，充分混合，制得混合凝膠；
(3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌和干燥，得到中間物；
(4)將中間物與鐵鹽溶液充分混合，經(jīng)分離、洗滌和干燥后，再經(jīng)高溫煅燒，即制得所述的納米Cu2O/Ag/TiO2-鐵改性沸石復(fù)合光催化劑。
步驟(1)中硅源、鋁源與堿溶液的摩爾比為1：2：200。硅源為硅溶膠，鋁源為擬薄水鋁石。其中，堿溶液為摩爾濃度為9mol/L的氫氧化鉀溶液。
步驟(2)中納米Cu2O、Ag和TiO2的總質(zhì)量與沸石前驅(qū)體的質(zhì)量之比為1：7。納米Cu2O、Ag和TiO2的質(zhì)量之比為1：4：9。
步驟(3)中晶化處理的條件為：在150℃和自生壓力條件下進(jìn)行晶化，控制時(shí)間為12小時(shí)。
步驟(4)中所述的煅燒的條件為：于400℃，自生壓力下進(jìn)行晶化，控制時(shí)間為10小時(shí)。鐵鹽的濃度為5mol/L的硫酸鐵溶液。
實(shí)施例4
本實(shí)施例納米Cu2O/Ag/TiO2-鐵改性沸石復(fù)合光催化劑的制備方法，具體包括以下步驟：
(1)將硅源和鋁源加入堿溶液中，充分混合，在某溫度條件下，形成沸石前驅(qū)體；
(2)將納米Cu2O、Ag和TiO2加入沸石前驅(qū)體中，充分混合，制得混合凝膠；
(3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌和干燥，得到中間物；
(4)將中間物與鐵鹽溶液充分混合，經(jīng)分離、洗滌和干燥后，再經(jīng)高溫煅燒，即制得所述的納米Cu2O/Ag/TiO2-鐵改性沸石復(fù)合光催化劑。
步驟(1)中硅源、鋁源與堿溶液的摩爾比為1：7：500。硅源為水玻璃，鋁源為異丙醇鋁。其中，堿溶液為摩爾濃度為6mol/L的氫氧化鉀溶液。
步驟(1)中硅源、鋁源與堿溶液的摩爾比為1：3：250。硅源為硅溶膠，鋁源為擬薄水鋁石。其中，堿溶液為摩爾濃度為6mol/L的氫氧化鉀溶液。
步驟(2)中納米Cu2O、Ag和TiO2的總質(zhì)量與沸石前驅(qū)體的質(zhì)量之比為1：3。納米Cu2O、Ag和TiO2的質(zhì)量之比為1：5：12。
步驟(3)中晶化處理的條件為：在150℃和自生壓力條件下進(jìn)行晶化，控制時(shí)間為10小時(shí)。
步驟(4)中所述的煅燒的條件為：于400℃，自生壓力下進(jìn)行晶化，控制時(shí)間為12小時(shí)。鐵鹽的濃度為8mol/L的硝酸鐵溶液。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人
員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。