本發(fā)明屬于鹽湖鹵水治理和環(huán)境保護領(lǐng)域，具體涉及一種二維層狀ta4c3負載bi2wo6復(fù)合催化劑及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鉀肥被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增產(chǎn)提供了有力幫助，目前全球超過70％的鉀肥是通過使用泡沫浮選法生產(chǎn)的，嗎啉類浮選劑在鉀鹽提取過程中因為用量相對較少，所以成為了鉀鹽提取的首要浮選劑。

2、在使用泡沫浮選法提取鉀元素時加入十二烷基嗎啉和十八胺，當(dāng)嗎啉的碳鏈長度在12～18時浮選效果最佳，隨著浮選劑碳鏈長度增加難以被自然降解。放任十二烷基嗎啉流入水體中勢必會對水環(huán)境造成嚴重影響，因此尋找一種綠色高效的處理浮選劑的方法是鉀肥生產(chǎn)后續(xù)處理的重要環(huán)節(jié)。

3、目前許多工廠采用電催化的方法處理十二烷基嗎啉污染液，然而目前電催化處理方法也存在不足，電催化過程中需要持續(xù)向污染液外加強電流，這就使得污染物處理成本增加，浪費大量能源，并且在電催化過程中還會引入新的污染物造成二次污染。因此有必要探索一種綠色環(huán)保處理十二烷基嗎啉污染液的方法。

4、光催化是一種能夠?qū)⒖衫玫墓饽苻D(zhuǎn)化為化學(xué)能的綠色技術(shù)具有無二次污染、操作簡單、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于降解、產(chǎn)氫、固氮等方向。光催化機理為當(dāng)半導(dǎo)體材料受到太陽光照射時價帶的單子會躍遷到導(dǎo)帶上形成電子-空穴對，價帶的空穴因為失去電子具有很強的氧化能力，導(dǎo)帶上因為電子躍遷所以具有很強的還原能力在價帶和到帶上會產(chǎn)生氧化還原性能優(yōu)異的粒子(·oh、o2ˉ、h2o2)與污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)降解水中的污染物。

5、雖然已經(jīng)有大量的催化劑應(yīng)用于環(huán)境污染處理，但是應(yīng)用于降解十二烷基嗎啉的光催化劑很少，因此選用光催化技術(shù)降解十二烷基嗎啉具有一定的挑戰(zhàn)性，其中最主要的就是制備一種高效的光催化劑。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種二維層狀ta4c3負載bi2wo6復(fù)合催化劑及其制備方法、應(yīng)用，以改善上述問題。

2、具體地，bi2wo6是一種n型半導(dǎo)體，因其出色的可見光吸收性能而引起了研究關(guān)注。其帶隙值eg＝2.6-2.9ev，低毒性，易于制備，bi6s和o2p軌道雜化而形成的較深的價帶以及優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性。然而包括bi2wo6在內(nèi)的純半導(dǎo)體的主要缺點與其光腐蝕、光生載流子的快速復(fù)合、吸附性差、可重復(fù)使用性低、對于太陽光的利用率較低。為了克服這些問題，人們采用了各種策略，例如摻雜金屬和非金屬以及構(gòu)建異質(zhì)結(jié)。

3、mxene是一種過渡金屬碳化物或氮化物新型2d材料，通?？梢酝ㄟ^hf或強酸(hcl)和氟化物鹽(naf、lif和nh4f)的混合物從其母體max相選擇性蝕刻原子層制備。因為其材面擁有大量的親水功能基團(-oh、-o和-f)，這些功能基團能夠使mxene材料與眾多半導(dǎo)體之間形成牢固的連接關(guān)系；此外，mxene材料具有良好的金屬導(dǎo)電性，能夠提升載流子遷移。因此，mxene材料作為助催化劑在光催化領(lǐng)域擁有巨大潛力。本發(fā)明采用的是bi2wo6與ta4c3之間構(gòu)建異質(zhì)結(jié)的提高bi2wo6的光催化性能，bi2wo6通過與二維層狀mxene材料ta4c3復(fù)合使得禁帶寬度eg減小，擴寬了bi2wo6的可見光吸收波長范圍，有效提高了bi2wo6的光利用率。在反應(yīng)過程中增大了bi2wo6的比表面積，從而增加了bi2wo6的表面反應(yīng)活性位點。bi2wo6價帶上的電子能夠轉(zhuǎn)移到ta4c3上，減少了光生電子與空穴復(fù)合，增加了光生電子壽命從而提高了光催化性能，進而提高了十二烷基嗎啉的降解率。

4、基于上述思想，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

5、一種二維層狀ta4c3負載bi2wo6復(fù)合催化劑的制備方法，其包括：

6、(1)、將max相ta4alc3刻蝕al制備得到多層ta4c3；

7、(2)、將步驟(1)制備得到的多層ta4c3用去離子水洗滌，并經(jīng)過四甲基氫氧化銨插層后，將所得到的溶液用無水乙醇洗滌至上層清液不泛黃，再用去離子水洗滌一次，得到洗滌后的多層ta4c3；

8、(3)、將步驟(2)洗滌得到的多層ta4c3在惰性氣體保護下進行冰水浴超聲，并通過離心得到層狀ta4c3；

9、(4)、將bi(no3)3·5h2o溶解在乙二醇中，加入步驟(3)制得的層狀ta4c3，得到溶液a；

10、(5)、將na2wo4·2h2o溶解到去離子水中并加入聚乙烯比咯烷酮得到溶液b；

11、(6)、將步驟(5)中溶液b滴加到溶液a中，并調(diào)節(jié)ph值為1.5～3.5后得到溶液c；

12、(7)、對步驟(6)得到的溶液c攪拌均勻后，在150～165℃水熱反應(yīng)16～24h，冷卻至室溫后取出，離心洗滌并真空干燥，得到二維層狀ta4c3負載bi2wo6復(fù)合催化劑。

13、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，步驟(1)中，所使用的max相ta4alc3的顆粒尺寸為300～400目；刻蝕使用濃度為40～45％的hf溶液，hf溶液體積為30-50ml，刻蝕溫度為45～55℃，攪拌速度為400～600rpm/min，刻蝕時間為24～72h。

14、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，步驟(2)中，使用去離子水洗滌次數(shù)為6～8次，洗滌后mxene懸濁液的ph為5～6；插層使用20ml?5～25％四甲基氫氧化銨，插層時間為18～24h。

15、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，步驟(3)中，在超聲機械剝離過程通入惰性氣體，且控制超聲溫度在20℃以下，超聲時間90min～120min；離心條件為6500～8500rpm/min，離心時間為25～40min。

16、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述惰性氣體為氮氣。

17、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述步驟(5)中，bi2wo6與層狀ta4c3質(zhì)量比范圍在90％～99％。

18、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述步驟(7)中，攪拌速率在150rpm/min～250rpm/min，攪拌時間在25min～35min；洗滌方式為水與乙醇交替洗滌，真空干燥溫度為45～70℃，真空干燥時間為18～24h。

19、本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述的制備方法制備的二維層狀ta4c3負載bi2wo6復(fù)合催化劑。

20、本發(fā)明還提供了一種上述的二維層狀ta4c3負載bi2wo6復(fù)合催化劑在降解水中十二烷基嗎啉的應(yīng)用。

21、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，將所述二維層狀ta4c3負載bi2wo6復(fù)合催化劑加入含有十二烷基啉的水體中；其中，所述二維層狀ta4c3負載bi2wo6復(fù)合催化劑與含有十二烷基嗎啉的水體的比例為0.09～0.13g：95～120ml，所述十二烷基嗎啉在水體中的濃度為7.5～9.5mmol/l，水體的ph值為2.0～3.5；

22、將加入二維層狀ta4c3負載bi2wo6復(fù)合催化劑后的水體置于暗處攪拌30～60min，再在光照條件下反應(yīng)60～90min。

23、其中，通過將加入二維層狀ta4c3負載bi2wo6復(fù)合催化劑后的水體置于暗處攪拌25～35min，可以使催化劑與溶液達到吸附平衡。

24、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，采用300w氙燈加上濾光片模擬太陽光照射提供光源。

25、其中，需要說明的是，本發(fā)明所涉及的設(shè)備、試劑、工藝、參數(shù)等，除有特別說明外，均為常規(guī)設(shè)備、試劑、工藝、參數(shù)等，不再作實施例。

26、本發(fā)明所列舉的所有范圍包括該范圍內(nèi)的所有點值。

27、本發(fā)明中，所述“室溫”即常規(guī)環(huán)境溫度，可以為10～30℃。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

29、1.本發(fā)明通過制備2d層狀mxene材料ta4c3，調(diào)控bi2wo6形貌并與ta4c3復(fù)合構(gòu)建異質(zhì)結(jié)，合成了一種二維層狀ta4c3負載bi2wo6復(fù)合催化劑。在水體中產(chǎn)生高效的氧化還原基團對十二烷基嗎啉進行降解。

30、2.本發(fā)明的催化材料制備簡單，操作方便，耗能低，與現(xiàn)有降解dmp催化劑相比催化效果好，催化劑易于回收。