光催化劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于無機環保光催化材料技術領域，具體涉及一種負載型天然沸石/NiFe204/Bi202C03光催化劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]與傳統治理環境污染的技術方法相比，光催化技術能夠將有機污染物催化降解為二氧化碳和水，具有成本低、高效和不產生二次污染等優點，已成為治理環境污染，尤其是廢水污染的重要方法。近年來，新型光催化劑的研究引起國內外的廣泛關注，其在光解水和降解有機污染物的應用方面更是受到了廣泛研究。Bi2O2CO3是一種新型的Aurivillius型氧化物光催化材料，其禁帶寬度為3.4eV，在紫外光區具有較強的光吸收性能，表現了較好的光催化活性。當Bi2O2CO3受到能量不低于其帶隙的光照射時，會產生導帶電子和價帶空穴，具有較強的還原性和氧化性，能直接將有機污染物降解成無毒無害的水和二氧化碳，在光解水制氫和降解有機污染物等方面具有重要的發展前景。
[0003]但是納米Bi2O2CO3*催化劑在使用過程中一方面容易團聚致使光催化活性降低，另一方面由于其粒徑太小導致其分離及回收再生困難，所以用于廢水處理時，必須將Bi2O2CO3,載于一定的載體上才能使用。天然沸石屬于架狀鋁硅酸鹽礦物，具有孔結構特點及優良的離子交換和吸附性，比表面積大等特點，成為光催化劑牢固負載和均勻分散的理想載體。以天然沸石作為Bi2O2CO3*催化劑的載體，可以使Bi 2020)3光催化劑與天然沸石牢固結合，進而使其光催化性能更加穩定持久；另外，在廢水處理應用中，還可以利用天然沸石的孔道結構和吸附性能將廢水中的有機物有效地吸附到Bi2O2CO3光催化劑的表面，增加光催化劑與污染物的接觸幾率，達到提高光降解效率和降解速率的目的，同時還可以大大降低光催化劑的制備成本。盡管將Bi2O2CO3,載在沸石上可以提高其光催化活性，然而在工程應用上，懸浮體系光催化劑粉末使用后需要過濾將其分離回收，在分離過程中相當一部分光催化劑流失，同時回收的光催化劑活性也有所降低。近年來，一種高效、快速且經濟的磁分離技術已被廣泛應用于環境保護等領域。如果將一種磁性組分負載在Bi2O2CO3光催化劑表面，不但可以避免光催化劑顆粒間的團聚，提高其光催化活性，還可以增加Bi2O2CO3*催化劑的沉降速率，并利用磁分離技術將其從廢水處理體系中快速分離出，解決了光催化技術在實際應用中的關鍵問題。
【發明內容】
[0004]本發明解決的技術問題是提供了一種光催化活性高且易于分離回收并重復使用的負載型天然沸石/NiFe2(VBi2O2O)3光催化劑。
[0005]本發明解決的另一個技術問題是提供了一種操作簡單、易于控制且成本低廉的負載型天然沸石/NiFe204/Bi202C03*催化劑的制備方法。
[0006]本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種負載型天然沸石/NiFe2O4/Bi2O2CO3光催化劑，其特征在于是通過將Bi 2020)3與負載有軟磁性NiFe 204的天然沸石復合而形成的，其中天然沸石與軟磁性NiFe2O4的質量比為5-15:1，負載有軟磁性NiFe 204的天然沸石與Bi2O2CO3的質量比為1-3:1。
[0007]本發明所述的負載型天然沸石/NiFe204/Bi202C0j催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟:(I)將硝酸鎳和硝酸鐵按摩爾比1:2的比例與去離子水混合均勻得到混合溶液，再向混合溶液中加入天然沸石，然后向混合體系中加入乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)，其中EDTA的加入量與硝酸鎳的摩爾比為1.5:1，將所得的混合體系在80°C的水浴中保持12h得到濕凝膠，濕凝膠經110°C干燥得到干凝膠，然后將干凝膠于500°C煅燒Ih后得到負載有軟磁性NiFe2O4的天然沸石；(2)在攪拌條件下將五水硝酸鉍和尿素按摩爾比1:3的比例與去離子水混合均勻得到混合溶液，向混合溶液中加入氨水調節混合溶液的pH值為4，在攪拌條件下將步驟(I)制得的負載有軟磁性NiFe2O4的天然沸石加入到混合溶液中，將所得的混合體系轉移至水熱反應釜中，然后將水熱反應釜放入微波消解儀中于180-200°C微波反應10-30min，經冷卻、過濾、洗滌、干燥后得到具有高催化活性的負載型天然沸石/NiFe204/Bi202C03 光催化齊IJ。
[0008]進一步限定，步驟(I)的混合溶液中硝酸鎳的摩爾濃度為0.05mol/Lo
[0009]進一步限定，步驟(I)中加入天然沸石的量為軟磁性NiFe2O4質量的5_15倍。
[0010]進一步限定，步驟(2)的混合溶液中硝酸鉍的摩爾濃度為0.05mol/Lo
[0011]進一步限定，步驟(2)中加入負載有軟磁性NiFe2O4的天然沸石的量為Bi 2020)3質量的1_3倍。
[0012]本發明與現有技術相比具有以下顯著優點:1、天然沸石較強的吸附吸性能可以維持Bi2O2CO3懸浮體系較高的光催化效率；2、利用磁性技術來分離回收光催化劑，簡化分離過程，降低操作費用；3、本發明方法簡單，易于控制且成本低廉。
【具體實施方式】
[0013]以下通過實施例對本發明的上述內容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發明上述內容實現的技術均屬于本發明的范圍。
[0014]實施例1
(1)將物質的量分別為0.1 X 10 2H1l和0.2X 10 2mol的硝酸鎳和硝酸鐵用去離子水配成混合溶液，混合溶液中硝酸鎳的摩爾濃度為0.05mol/L，再向混合溶液中加入相當于上述體系軟磁性NiFe2O4質量5倍的天然沸石，然后向混合體系中加入0.15X10 2mol EDTAj^所得的混合體系在80°C的水浴中保持12h得到濕凝膠，濕凝膠經110°C干燥得干凝膠，然后將干凝膠于500°C煅燒Ih后得到負載有軟磁性NiFe2O4的天然沸石；
(2)在攪拌條件下將物質的量分別為0.55X 10 2mol和1.65X 10 2mol的硝酸鉍和尿素用去離子水配成混合溶液，混合溶液中硝酸鉍的摩爾濃度為0.05mol/L,向混合溶液中加入氨水調節混合溶液的pH值為4，然后加入1.406g步驟(I)