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1、(10)申请公布号 CN 102941086 A(43)申请公布日 2013.02.27CN102941086A*CN102941086A*(21)申请号 201210410656.1(22)申请日 2012.10.25B01J 23/50(2006.01)B01J 35/10(2006.01)(71)申请人常州大学地址 213164 江苏省常州市武进区滆湖路1号(72)发明人马建锋 李良银 李定龙 杨彦(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司 32200代理人楼高潮(54) 发明名称一种多孔银钛复合催化剂的制备方法(57) 摘要本发明公开一种污水处理领域中的多孔银钛复合催化剂的制备方。
2、法，先称取硝酸银、四硝酸钛和尿素配成溶液，使Ag+、Ti4+、尿素的摩尔比为2：1：104：1：10，Ag+、Ti4+离子总浓度为46mol/L，将配好的溶液在120130晶化2436h得到银钛型类水滑石；将水滑石加入水中配置成固液比为1：301：50悬浊液，按每克水滑石加入12mmol的阴离子表面活性剂，搅拌23h；将3060mmol氨丙基三乙氧基硅烷溶解于50毫升无水乙醇中，滴加到水滑石悬浊液中，固液分离，90105烘干，在450550下焙烧，制得更大比表面积、能促进吸附、催化效果更好的多孔银钛复合催化剂。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页(19)中华人民共和国国家知识产权局。
3、(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页1/1 页21. 一种多孔银钛复合催化剂的制备方法， 其特征是采用如下步骤 ： 1） 先 称 取 硝 酸 银、 四 硝 酸 钛 和 尿 素 配 成 溶 液， 使 Ag+、 Ti4+、 尿 素 的 摩 尔 比 为 2 ： 1 ： 10 4 ： 1 ： 10， 配置的 Ag+、 Ti4+离子总浓度为 46mol/L， 然后将配好的溶液倒入水热釜中， 将水热釜置于烘箱 120130晶化 2436 h， 冷却至室温， 抽滤洗涤至中性， 得到银钛型类水滑石 ； 2） 将得到的银钛型类水滑石加入水中配置成固液比为 1 ： 301 ： 50 的悬浊液， 。
4、再按照每克水滑石加入 12 mmol 的阴离子表面活性剂， 搅拌 23 h ；3） 将 3060 mmol氨丙基三乙氧基硅烷溶解于 50 毫升无水乙醇中， 然后滴加到步骤 2）所 得 到 的 水 滑 石 悬 浊 液 中， 滴 加 完 成 后 继 续 搅 拌 23h， 固 液 分 离， 洗 涤 23 次， 90105 烘干 ；4） 将烘干的固体在 450550下焙烧 34h， 制得多孔银钛复合催化剂。权 利 要 求 书CN 102941086 A1/3 页3一种多孔银钛复合催化剂的制备方法技术领域0001 本发明涉及多孔磷酸银催化剂的制备方法， 属于环境保护中污水处理技术领域。背景技术0002 。
5、传 统 的 水 处 理 方 法 效 率 低、 成 本 高、 存 在 二 次 污 染 等 问 题， 污 水 治 理 一 直 得 不 到 好的 解 决。 纳 米 技 术 的 发 展 和 应 用 很 可 能 彻 底 解 决 这 一 难 题。1972 年 开 始 发 现 TiO2氧 化活 性 较 高， 化 学 稳 定 性 好， 对 人 体 无 毒 害， 成 本 低， 无 污 染， 应 用 范 围 广， 因 而 最 受 重 视， 但 是TiO2的禁带宽度较大 （ 例如锐钛矿 TiO2的禁带宽度 Eg=3.2 eV） ， 仅能吸收紫外光区 （ 波长小于 387 nm） 的光， 对太阳能的利用效率较低。00。
6、03 纳 米 贵 金 属 作 为 纳 米 材 料 的 一 个 重 要 组 成 部 分 , 在 化 学 催 化、 能 源、 电 子 和 生 物等领域有着广阔的应用前景 , 得到了越来越广泛的重视。 利用纳米 Ag2O 对 TiO2纳米粒子进 行 改 性， 如 在 其 表 面 负 载， 就 有 可 能 通 过 影 响 TiO2导 带 的 电 子 行 为 而 影 响 敏 化 光 催 化 过程的效 率。 利用 TiO2表面的贵金属簇将激发态染料分子注入到 TiO2导带上的电子俘获， 然后 在 贵 金 属 簇 的 表 面 发 生 电 子 和 吸 附 氧 的 反 应， 该 过 程 促 进 了 导 带 电 。
7、子 和 染 料 正 离 子 自 由基的分离并抑制电荷复合， 从而提高染料的光催化效率。0004 传 统 的 复 合 方 法 是 以 某 种 物 质 为 基 体 （ 例 如 ： 以 硅 藻 土 为 基 体 ） ， 然 后 再 在 此 基 体上 通 过 物 理 接 触 负 载 上 另 一 种 物 质 （ 例 如 ： 负 载 TiO2） ， 两 种 物 质 结 合 不 够 紧 密， 容 易 分 离，不能充分发挥降解效率。0005 水 滑 石 类 化 合 物 （LDHs） 是 由 层 间 阴 离 子 及 带 正 电 荷 层 板 堆 积 而 成 的 化 合 物。 水滑石化学结构通式为 ： M2+1-xM。
8、3+x (OH)2x+(An-)x/nmH2O， 其中 M2+和 M3+分别为位于主体层板上的二价和三价金属阳离子， 如 Mg2 、 Ni2+、 Zn2+、 Mn2+、 Cu2+、 Co2+、 Pd2+、 Fe2+等二价阳离子和 Al3+、 Cr3+、 Co3+、 Fe3+等三价阳离子均可以形 成水滑石 ； An为层间阴离子， 可以包括无机 阴 离 子， 有 机 阴 离 子， 配 合 物 阴 离 子、 同 多 和 杂 多 阴 离 子 ； x 为 M3+/(M2+M3+) 的 摩 尔 比 值，大约是 4:1到 2:1 ； m为层间水分子的个数。 其结构类似于水镁石 Mg(OH)2， 由八面体共用。
9、棱边 而 形 成 主 体 层 板。 位 于 层 板 上 的 二 价 金 属 阳 离 子 M2+可 以 在 一 定 的 比 例 范 围 内 被 离 子 半价 相 近 的 三 价 金 属 阳 离 子 M3+同 晶 取 代， 使 得 层 板 带 正 电 荷， 层 间 存 在 可 以 交 换 的 的 阴 离 子与 层 板 上 的 正 电 荷 平 衡， 使 得 LDHs 的 整 体 结 构 呈 电 中 性。 层 间 的 阴 离 子 可 被 交 换， 经 过 一系列改性， 水滑石材料可以得到许多种性能各异的物质。发明内容0006 本 发 明 的 目 的 在 于 针 对 现 有 技 术 的 不 足， 提 出。
10、 一 种 多 孔 银 钛 复 合 催 化 剂 的 制 备 方法， 该 方 法 是 将 氧 化 银 和 氧 化 钛 制 备 成 纳 米 片 层， 将 阴 离 子 交 换 入 片 层 之 间， 再 将 硅 烷 引 入层 间， 通 过 煅 烧， 碳 质 分 解， 得 到 氧 化 硅 撑 起 片 层， 形 成 多 孔 的 催 化 剂， 利 于 吸 附、 既 可 以 保持其纳米效应又可以利于沉 淀分离。0007 本发明的技术方案是采用如下步骤 ： 1） 先称取硝酸银、 四硝酸钛和尿素配成溶液，使 Ag+、 Ti4+、 尿素的摩尔比为 2 ： 1 ： 10 4 ： 1 ： 10， 配置的 Ag+、 Ti4。
11、+离子总浓度为 46mol/L，说 明 书CN 102941086 A2/3 页4然后将配好的溶液倒入水热釜中， 将水热釜置于烘箱 120130晶化 2436 h， 冷却至室温，抽 滤 洗 涤 至 中 性， 得 到 银 钛 型 类 水 滑 石 ； 2） 将 得 到 的 银 钛 型 类 水 滑 石 加 入 水 中 配 置 成 固 液比 为 1 ： 301 ： 50的 悬 浊 液 ， 再 按 照 每 克 水 滑 石 加 入 12 mmol的 阴 离 子 表 面 活 性 剂 ， 搅 拌 23 h ； 3） 将 3060 mmol 氨丙基三乙氧基硅烷溶解于 50 毫升无水乙醇中， 然后滴加到步骤 2）。
12、所 得 到 的 水 滑 石 悬 浊 液 中， 滴 加 完 成 后 继 续 搅 拌 23h， 固 液 分 离， 洗 涤 23 次， 90105 烘干 ； 4） 将烘干的固体在 450550下焙烧 34h， 制得多孔银钛复合催化剂。0008 本发明的有益效果是 ：1. 催 化 剂 本 身 结 构 为 层 状， 层 与 层 之 间 利 用 氧 化 硅 将 其 隔 开， 制 造 出 更 大 的 比 表 面积， 可以促进吸附， 进而催化效果更好。0009 2. 催化剂形成纳米层结构， 具有纳米效应， 有利于发挥催化效应。0010 3. 钛和银 两者之间相互掺杂， 紧密结合， 能有效发挥相互协同作用。具体。
13、实施方式0011 称 取 一 定 质 量 的 硝 酸 银、 四 硝 酸 钛 和 尿 素 配 成 溶 液， 使 Ag+、 Ti4+、 尿 素 的 摩 尔 比 为2 ： 1 ： 10 4 ： 1 ： 10， 配置的 Ag+、 Ti4+离子总浓度为 46mol/L， 然后将配好的溶液分别倒入水热釜中， 将水热釜置于烘箱 120130晶化 2436 h。 冷却至室温， 抽滤洗涤至中性， 得到银钛型类水滑石。 将得到的银钛水滑石加入水中配置成固液比为 1 ： 301 ： 50 的悬浊液， 按照每 克 水 滑 石 加 入 12 mmol的 阴 离 子 表 面 活 性 剂 （ 如 十 二 烷 基 磺 酸 钠。
14、 ） ， 搅 拌 23 h， 通 过 阴 离子交换作用， 将阴离子表面活性剂交换到水滑石层间。 将 3060 mmol氨丙基三乙氧基硅烷溶解于 50 毫升无水乙醇中， 然后滴加到上述水滑石悬浊液中 ； 滴加完成后继续搅拌 23h，在 该 过 程 中 利 用 氨 丙 基 三 乙 氧 基 硅 烷 的 疏 水 性， 将 其 引 入 到 水 滑 石 的 层 间， 固 液 分 离， 洗 涤23次 ， 90105烘干。 将得到的固体在 450550下焙烧 34h， 硅元素在层间形成氧化硅，将层与层撑开， 制得多孔银钛复合催化剂。0012 以下提供本发明的 3 个实施例 ：实施例 1称取一定质量的硝酸银、 。
15、四硝酸钛和尿素配成溶液， 使 Ag+、 Ti4+、 尿素的摩尔比为 2 ： 1 ：10， 配置的 Ag+、 Ti4+离子总浓度为 6mol/L， 然后将配好的溶液分别倒入水热釜中， 将水热釜置于烘箱 130晶化 36 h。冷却至室温， 抽滤洗涤至中性， 得到银钛水滑石 ； 将得到的银钛水滑石加入水中配置成固液比为 1 ： 50 的悬浊液， 按照每克水滑石加入 2 mmol 的阴离子表面活性剂 ： 十二烷基磺酸钠， 搅拌 3 h ； 将 60 mmol 氨丙基三乙氧基硅烷溶解于 50 毫升无水乙醇中， 然后滴加到上述水滑石悬浊液中 ； 滴加完成后继续搅拌 3h， 固液分离， 洗涤 3次，105烘。
16、干 ； 将得到的固体在 550下焙烧 3h， 制得层状的银钛复合催化剂。0013 将 得到的多孔银钛复合催化剂 0.5g 加入到 500 mL 浓度为 35 mg/L 的酸性红废水中， 在 500w 金卤灯照射下， 反应 20 min， 脱色率为 98.2%， 催化剂分离后可以重复利用。0014 实施例 2称取一定质量的硝酸银、 四硝酸钛和尿素配成溶液， 使 Ag+、 Ti4+、 尿素的摩尔比为 4 ： 1 ：10， 配置的 Ag+、 Ti4+离子总浓度为 4mol/L， 然后将配好的溶液分别倒入水热釜中， 将水热釜置于烘箱 120晶化 24 h。冷却至室温， 抽滤洗涤至中性， 得到银钛水滑石。
17、 ； 将得到的银钛水滑石加入水中配置成固液比为 1 ： 30 的悬浊液， 按照每克水滑石加入 1 mmol 的阴离子表说 明 书CN 102941086 A3/3 页5面活性剂 ： 十二烷基苯磺酸钠， 搅拌 2 h ； 将 30 mmol 氨丙基三乙氧基硅烷溶解于 50 毫升无水乙醇中， 然后滴加到上述水滑石悬浊液中 ； 滴加完成后继续搅拌 2 h， 固液分离， 洗涤 2次， 90烘干 ； 将得到的固体在 450下焙烧 4h， 制得层状的银钛复合催化剂。0015 将得到的多孔银钛复合催化剂 0.5g 加入到 500 mL 浓度为 35 mg/L 的金橙 7 废水中， 在 500w 金卤灯照射下。
18、， 反应 20 min， 脱色率为 98.7%， 催化剂分离后可以重复利用。0016 实施例 3称取一定质量的硝酸银、 四硝酸钛和尿素配成溶液， 使 Ag+、 Ti4+、 尿素的摩尔比为 3 ： 1 ：10， 配置的 Ag+、 Ti4+离子总浓度为 5mol/L， 然后将配好的溶液分别倒入水热釜中， 将水热釜置于烘箱 125晶化 30 h。冷却至室温， 抽滤洗涤至中性， 得到银钛水滑石 ； 将得到的银钛水滑石加入水中配置成固液比为 1 ： 40 的悬浊液， 按照每克 水滑石加入 1.5 mmol 的阴离子表面活性剂 ： 十六烷基磺酸钠， 搅拌 2 h ； 将 50 mmol氨丙基三乙氧基硅烷溶解于 50 毫升无水乙醇中， 然后滴加到上述水滑石悬浊液中 ； 滴加完成后继续搅拌 3h， 固液分离， 洗涤 3次，100烘干 ； 将得到的固体在 500下焙烧 4h， 制得层状的银钛复合催化剂。0017 将得到的多孔银钛复合催化剂 0.5g 加入到 500 mL 浓度为 35 mg/L 的玫瑰红 B废水中， 在 500w金卤灯照射下， 反应 20 min， 脱色率为 97.8%， 催化剂分离后可以重复利用。说 明 书CN 102941086 A。