CN107243350A - 凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料及其制法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料及其制备方法。该材料包括凹凸棒基体以及负载在所述基体空隙及表面的氯氧化铋，溴氧化铋、碘氧化铋以及铋酸铜，其中所述氯氧化铋的含量为1.0wt％‑10wt％，所述溴氧化铋的含1.0wt％‑10wt％，所述碘氧化铋的含量为1.0wt％‑10wt％，所述铋酸铜的含量为1.0wt％‑10wt％，所述复合材料对紫外光、可见光以及近红外光有全光谱光催化响应。本发明提供的凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料可用于制备空气净化网，附着力较强，受环境影响变化较小，材料与空气接触面积大，通透性强，且附着的复合光催化剂对太阳光有全吸收，提高了太阳能的利用率，增强了催化效率，从而可有效降解空气污染物。
Description
技术领域
本发明涉及一种凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料及其制备方法，属于环境保护技术领域。
背景技术
光触媒可以应用于空气净化。普通光触媒过滤网仅负载有一种光触媒，或者仅能吸收利用紫外光或可见光，不能有效利用近红外光；或者仅能吸收利用部分光能而不能全吸收太阳能。为了克服对太阳能利用率低的缺点，本发明公开一种能吸收利用紫外光、可见光和近紫外光的全光谱光触媒空气净化网；此空气净化网可内置于空气净化器、空调的通风***或直接置于室内空间进行空气净化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明提供一种凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料，其包括凹凸棒基体以及负载在所述基体空隙及表面的氯氧化铋，溴氧化铋、碘氧化铋以及铋酸铜，其中所述氯氧化铋的含量为1.0wt％-10wt％，所述溴氧化铋的含1.0wt％-10wt％，所述碘氧化铋的含量为1.0wt％-10wt％，所述铋酸铜的含量为1.0wt％-10wt％，所述复合材料对紫外光、可见光以及近红外光有全光谱光催化响应。进一步的，所述凹凸棒的孔径尺寸为1mm-3mm。
本发明实施例还提供一种凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将可溶性铋盐加入至可溶性氯化盐中，之后调节混合溶液的pH至碱性并加入凹凸棒，之后调节溶液的pH至碱性并加入凹凸棒，再将混合溶液置于密闭容器中于100-180℃条件下反应6-10h,过滤后制得含氯氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤二：将可溶性铋盐加入至可溶性溴化盐中，之后调节混合溶液的pH至碱性并加入步骤一制得的含氯氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于100-180℃条件下反应6-10h，制得含氯氧化铋及溴氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤三：将可溶性铋盐加入至可溶性碘化盐中，之后调节混合溶液的pH至碱性并加入步骤二制得的含氯氧化铋及溴氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于100-180℃条件下反应6-10h，制得含氯氧化铋、溴氧化铋及碘氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤四：将可溶性铋盐加入至可溶性铜盐中，之后调节混合溶液的pH至碱性并加入步骤三制得的含氯氧化铋、溴氧化铋及碘氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于100-180℃条件下反应6-10h，制得含氯氧化铋、溴氧化铋、碘氧化铋及铋酸铜的多孔凹凸棒材料，即全光谱响应的凹凸棒富集纳米复合光触媒材料。
较为优选的，所述步骤一中可溶性铋盐包括硝酸铋、氯化铋和硫酸铋中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤一中可溶性铋盐的浓度为0.01-1.0mol/L。
较为优选的，所述步骤一中可溶性氯化盐包括氯化钠、氯化钾中的任意一种或两种的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤一中可溶性氯化盐的浓度为0.03-3.0mol/L。
较为优选的，所述步骤二中可溶性铋盐包括硝酸铋、氯化铋和硫酸铋中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤二中可溶性铋盐的浓度为0.01-1.0mol/L。
较为优选的，所述步骤二中可溶性溴化盐包括溴化钾、溴化钠中的任意一种或两种的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤二中可溶性溴化盐的浓度为0.03-3.0mol/L。
较为优选的，所述步骤三中可溶性铋盐包括硝酸铋、氯化铋和硫酸铋中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤三中可溶性铋盐的浓度为0.01-1.0mol/L。
较为优选的，所述步骤三中可溶性碘化盐包括碘化钾、碘化钠中的任意一种或两种的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤三中可溶性碘化盐的浓度为0.03-3.0mol/L。
较为优选的，所述步骤四中可溶性铋盐包括硝酸铋、氯化铋和硫酸铋中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤四中可溶性铋盐的浓度为0.01-1.0mol/L。
较为优选的，所述步骤四中可溶性铜盐包括氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述可溶性铜盐的浓度为0.03-3.0mol/L。
进一步的，采用浓度为0.01-1.0mol/L的NaOH调节溶液的pH至碱性。
与现有技术相比，本发明的优点包括：本发明提供的凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料，可用于制备空气净化网，附着力较强，受环境影响变化较小，材料与空气接触面积大，通透性强，且附着的复合光催化剂对太阳光有全吸收，提高了太阳能的利用率，增强了催化效率，从而可有效降解空气污染物。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明提供一种凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料，其包括凹凸棒基体以及负载在所述基体空隙及表面的氯氧化铋，溴氧化铋、碘氧化铋以及铋酸铜，其中所述氯氧化铋的含量为1.0wt％-10wt％，所述溴氧化铋的含1.0wt％-10wt％，所述碘氧化铋的含量为1.0wt％-10wt％，所述铋酸铜的含量为1.0wt％-10wt％，所述复合材料对紫外光、可见光以及近红外光有全光谱光催化响应。
进一步的，所述凹凸棒的孔径尺寸为1mm-3mm。
本发明实施例还提供一种凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将可溶性铋盐加入至可溶性氯化盐中，之后调节混合溶液的pH至碱性并加入凹凸棒，之后调节溶液的pH至碱性并加入凹凸棒，再将混合溶液置于密闭容器中于100-180℃条件下反应6-10h,过滤后制得含氯氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤二：将可溶性铋盐加入至可溶性溴化盐中，之后调节混合溶液的pH至碱性并加入步骤一制得的含氯氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于100-180℃条件下反应6-10h，制得含氯氧化铋及溴氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤三：将可溶性铋盐加入至可溶性碘化盐中，之后调节混合溶液的pH至碱性并加入步骤二制得的含氯氧化铋及溴氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于100-180℃条件下反应6-10h，制得含氯氧化铋、溴氧化铋及碘氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤四：将可溶性铋盐加入至可溶性铜盐中，之后调节混合溶液的pH至碱性并加入步骤三制得的含氯氧化铋、溴氧化铋及碘氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于100-180℃条件下反应6-10h，制得含氯氧化铋、溴氧化铋、碘氧化铋及铋酸铜的多孔凹凸棒材料，即全光谱响应的凹凸棒富集纳米复合光触媒材料。
较为优选的，所述步骤一中可溶性铋盐包括硝酸铋、氯化铋和硫酸铋中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤一中可溶性铋盐的浓度为0.01-1.0mol/L。
较为优选的，所述步骤一中可溶性氯化盐包括氯化钠、氯化钾中的任意一种或两种的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤一中可溶性氯化盐的浓度为0.03-3.0mol/L。
较为优选的，所述步骤二中可溶性铋盐包括硝酸铋、氯化铋和硫酸铋中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤二中可溶性铋盐的浓度为0.01-1.0mol/L。
较为优选的，所述步骤二中可溶性溴化盐包括溴化钾、溴化钠中的任意一种或两种的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤二中可溶性溴化盐的浓度为0.03-3.0mol/L。
较为优选的，所述步骤三中可溶性铋盐包括硝酸铋、氯化铋和硫酸铋中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤三中可溶性铋盐的浓度为0.01-1.0mol/L。
较为优选的，所述步骤三中可溶性碘化盐包括碘化钾、碘化钠中的任意一种或两种的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤三中可溶性碘化盐的浓度为0.03-3.0mol/L。
较为优选的，所述步骤四中可溶性铋盐包括硝酸铋、氯化铋和硫酸铋中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述步骤四中可溶性铋盐的浓度为0.01-1.0mol/L。
较为优选的，所述步骤四中可溶性铜盐包括氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述可溶性铜盐的浓度为0.03-3.0mol/L。
进一步的，采用浓度为0.01-1.0mol/L的NaOH调节溶液的pH至碱性。
本发明提供的凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料的制备方法的四个步骤为一个有机整体，不可拆分，任何一个单一步骤也不能实现全光谱响应的功能，且每个步骤先后顺序任意调整，不影响材料的质量；利用上述材料中氯氧化铋，溴氧化铋、碘氧化铋等光触媒对紫外可见光的响应功能，以及铋酸铜对近红外的响应功能，光照下实现对空气的有效净化。
本发明提供的凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料可用于制备空气净化网，该材料与空气接触面积大，通透性强，且附着的复合光催化剂对太阳光有全吸收，提高了太阳能的利用率，增强了催化效率，从而可有效降解空气污染物。
以下结合若干实施例对本发明的技术方案作进一步的解释说明。
实施例1
步骤一：将15mL 0.01mol/L硝酸铋加入至15mL 0.03mol/L氯化钠溶液中，采用10mL0.01mol/L的NaOH调节溶液的pH为碱性并加入10g凹凸棒，之后将混合溶液置于密闭容器中于180℃条件下反应6h,过滤后制得含氯氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤二：将15mL 0.01mol/L硝酸铋加入至15mL 0.03mol/L溴化钠溶液中，采用10mL0.01mol/L的NaOH调节溶液的pH为碱性并加入10g步骤一制得的含氯氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于180℃条件下反应6h，制得含氯氧化铋及溴氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤三：将15mL 0.01mol/L硝酸铋加入至15mL 0.03mol/L碘化钠溶液中，采用10mL0.01mol/L的NaOH调节溶液的pH为碱性并加入10g步骤二制得的含氯氧化铋及溴氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于180℃条件下反应6h，制得含氯氧化铋、溴氧化铋及碘氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤四：将15mL 0.01mol/L硝酸铋加入至15mL 0.03mol/L氯化铜溶液中，采用10mL0.01mol/L的NaOH调节溶液的pH为碱性并加入10g步骤三制得的含氯氧化铋、溴氧化铋及碘氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于180℃条件下反应6h，制得含氯氧化铋、溴氧化铋、碘氧化铋及铋酸铜的多孔凹凸棒材料，即全光谱响应的凹凸棒富集纳米复合光触媒材料。
实施例2
步骤一：将10mL 0.1mol/L硝酸铋加入至10mL 0.3mol/L氯化钠溶液中，采用10mL0.1mol/L的NaOH调节溶液的pH为碱性并加入10g凹凸棒，之后将混合溶液置于密闭容器中于100℃条件下反应10h,过滤后制得含氯氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤二：将10mL 0.1mol/L硝酸铋加入至10mL 0.3mol/L溴化钠溶液中，采用10mL0.1mol/L的NaOH调节溶液的pH为碱性并加入10g步骤一制得的含氯氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于100℃条件下反应10h，制得含氯氧化铋及溴氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤三：将10mL 0.1mol/L硝酸铋加入至10mL 0.3mol/L碘化钠溶液中，采用10mL0.1mol/L的NaOH调节溶液的pH为碱性并加入10g步骤二制得的含氯氧化铋及溴氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于100℃条件下反应10h，制得含氯氧化铋、溴氧化铋及碘氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤四：将10mL 0.1mol/L硝酸铋加入至10mL 0.3mol/L氯化铜溶液中，采用10mL0.1mol/L的NaOH调节溶液的pH为碱性并加入10g步骤三制得的含氯氧化铋、溴氧化铋及碘氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于100℃条件下反应10h，制得含氯氧化铋、溴氧化铋、碘氧化铋及铋酸铜的多孔凹凸棒材料，即全光谱响应的凹凸棒富集纳米复合光触媒材料。
实施例3
步骤一：将10mL 0.05mol/L硝酸铋加入至10mL 0.15mol/L氯化钠溶液中，采用10mL0.15mol/L的NaOH调节溶液的pH为碱性并加入10g凹凸棒，之后将混合溶液置于密闭容器中于140℃条件下反应8h,过滤后制得含氯氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤二：将10mL 0.05mol/L硝酸铋加入至10mL 0.15mol/L溴化钠溶液中，采用10mL0.15mol/L的NaOH调节溶液的pH为碱性并加入10g步骤一制得的含氯氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于140℃条件下反应8h，制得含氯氧化铋及溴氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤三：将10mL 0.05mol/L硝酸铋加入至10mL 0.15mol/L碘化钠溶液中，采用10mL0.15mol/L的NaOH调节溶液的pH为碱性并加入10g步骤二制得的含氯氧化铋及溴氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于140℃条件下反应8h，制得含氯氧化铋、溴氧化铋及碘氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤四：将10mL 0.05mol/L硝酸铋加入至10mL 0.15mol/L氯化铜溶液中，采用10mL0.15mol/L的NaOH调节溶液的pH为碱性并加入10g步骤三制得的含氯氧化铋、溴氧化铋及碘氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于140℃条件下反应8h，制得含氯氧化铋、溴氧化铋、碘氧化铋及铋酸铜的多孔凹凸棒材料，即全光谱响应的凹凸棒富集纳米复合光触媒材料。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料，其特征在于包括凹凸棒基体以及负载在所述基体空隙及表面的氯氧化铋，溴氧化铋、碘氧化铋以及铋酸铜，其中所述氯氧化铋的含量为1.0wt％-10wt％，所述溴氧化铋的含1.0wt％-10wt％，所述碘氧化铋的含量为1.0wt％-10wt％，所述铋酸铜的含量为1.0wt％-10wt％，所述复合材料对紫外光、可见光以及近红外光有全光谱光催化响应。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述凹凸棒的孔径尺寸为1mm-3mm。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的凹凸棒石负载全光谱响应光触媒材料，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：将可溶性铋盐加入至可溶性氯化盐中，之后调节混合溶液的pH至碱性并加入凹凸棒，之后调节溶液的pH至碱性并加入凹凸棒，再将混合溶液置于密闭容器中于100-180℃条件下反应6-10h,过滤后制得含氯氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤二：将可溶性铋盐加入至可溶性溴化盐中，之后调节混合溶液的pH至碱性并加入步骤一制得的含氯氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于100-180℃条件下反应6-10h，制得含氯氧化铋及溴氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤三：将可溶性铋盐加入至可溶性碘化盐中，之后调节混合溶液的pH至碱性并加入步骤二制得的含氯氧化铋及溴氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于100-180℃条件下反应6-10h，制得含氯氧化铋、溴氧化铋及碘氧化铋的多孔凹凸棒材料；
步骤四：将可溶性铋盐加入至可溶性铜盐中，之后调节混合溶液的pH至碱性并加入步骤三制得的含氯氧化铋、溴氧化铋及碘氧化铋的多孔凹凸棒材料，再将混合溶液置于密闭容器中于100-180℃条件下反应6-10h，制得含氯氧化铋、溴氧化铋、碘氧化铋及铋酸铜的多孔凹凸棒材料，即全光谱响应的凹凸棒富集纳米复合光触媒材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤一中可溶性铋盐包括硝酸铋、氯化铋和硫酸铋中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述步骤一中可溶性铋盐的浓度为0.01-1.0mol/L；和/或，所述步骤一中可溶性氯化盐包括氯化钠、氯化钾中的任意一种或两种的组合；和/或，所述步骤一中可溶性氯化盐的浓度为0.03-3.0mol/L。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤二中可溶性铋盐包括硝酸铋、氯化铋和硫酸铋中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述步骤二中可溶性铋盐的浓度为0.01-1.0mol/L；和/或，所述步骤二中可溶性溴化盐包括溴化钾、溴化钠中的任意一种或两种的组合；和/或，所述步骤二中可溶性溴化盐的浓度为0.03-3.0mol/L。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤三中可溶性铋盐包括硝酸铋、氯化铋和硫酸铋中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述步骤三中可溶性铋盐的浓度为0.01-1.0mol/L；和/或，所述步骤三中可溶性碘化盐包括碘化钾、碘化钠中的任意一种或两种的组合；和/或，所述步骤三中可溶性碘化盐的浓度为0.03-3.0mol/L。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤四中可溶性铋盐包括硝酸铋、氯化铋和硫酸铋中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述步骤四中可溶性铋盐的浓度为0.01-1.0mol/L；和/或，所述步骤四中可溶性铜盐包括氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述可溶性铜盐的浓度为0.03-3.0mol/L。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：采用浓度为0.01-1.0mol/L的NaOH调节溶液的pH至碱性。
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