地质聚合物/焦光催化剂、异质结光催化剂、3D构型光催化剂及制备方法和应用

申请号 CN202410189328.6 申请日 2024-02-20 公开(公告)号 CN117943129A 公开(公告)日 2024-04-30
申请人 兰州理工大学; 发明人 金海泽; 刘俊逸; 洪凯强; 朱梦瑶; 李翠霞;
摘要 本 发明 属于光催化剂技术领域,公开了地质 聚合物 /焦 硅 酸 银 光催化剂、 异质结 光催化剂、3D构型光催化剂及制备方法和应用。该 地质聚合物 /焦 硅酸 银光催化剂的制备方法,包括以下步骤:将 碱 与硅溶胶混合得到碱激发液;将碱激发液、 铝 硅酸盐物料混合,得到地质聚合物前驱体溶胶;将地质聚合物前驱体溶胶与 硝酸 银混合,原位合成地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体,经浇筑、干燥和养护得到地质聚合物/焦硅酸银光催化剂。在地质聚合物/焦硅酸银光催化剂的 基础 上制备了异质结光催化剂、3D构型光催化剂。本发明原位合成光催化剂以及异质结光催化剂,可以通过3D打印的方式成型易回收整体式光催化剂,得到性能更加优异的光催化材料。
权利要求

1.地质聚合物/焦光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将与硅溶胶混合,进行反应得到碱激发液;
(2)将碱激发液、硅酸盐物料混合,得到地质聚合物前驱体溶胶;
(3)将地质聚合物前驱体溶胶与硝酸银混合,得到地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体;
(4)将地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体经浇筑、干燥和养护得到地质聚合物/焦硅酸银光催化剂;
步骤(3)中所述地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体中Si与Ag的摩尔比为2:5。
2.根据权利要求1所述的地质聚合物/焦硅酸银光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述碱为氢化锂、氢氧化钠和氢氧化中的一种或几种;
步骤(1)中所述硅溶胶为碱性硅溶胶或中性硅溶胶;
步骤(2)中所述铝硅酸盐物料包括但不限于偏高岭土灰、炉渣、尾矿和废玻璃中的一种或多种;
步骤(2)中所述地质聚合物前驱体溶胶中Si与Al的摩尔比为0.5:1 3:1;
~
步骤(2)中所述地质聚合物前驱体溶胶中Al与碱金属元素的摩尔比为1:1;
步骤(1)中所述反应的温度<5℃,所述反应的时间为30 60min;
~
步骤(2)与步骤(3)中所述混合的温度独立的<5℃,所述步骤(2)与步骤(3)中所述混合的时间独立的为30 60min。
~
3.权利要求1或2所述的地质聚合物/焦硅酸银光催化剂的制备方法制得的地质聚合物/焦硅酸银光催化剂。
4.地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将权利要求1中所述地质聚合物前驱体溶胶、硝酸银和异质结适配半导体混合,得到地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体,然后经浇筑、干燥和养护得到地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂。
5.根据权利要求4所述的地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂的制备方法,其特征在于,所述异质结适配半导体为Z型异质结适配半导体、Ⅱ型异质结适配半导体、S型异质结适配半导体或Ⅰ型异质结适配半导体;
所述Z型异质结适配半导体包括但不限于为AgI、Bi2S3、Bi2O2CO3、ZnIn2S4、g‑C3N4、BiVO4、Bi2WO6或α‑Fe2O3;
所述Ⅱ型异质结适配半导体包括但不限于Bi2Sn2O7或CuO;
所述S型异质结适配半导体包括但不限于Ag2WO4或CaSnO3;
所述Ⅰ型异质结适配半导体包括但不限于ZnS;
所述地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体中Si与Ag的摩尔比为1:5 7:5;
~
所述地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体中焦硅酸银与异质结适配半导体的摩尔比为1:1 10:1;
~
所述混合的温度<5℃,所述混合的时间为30 60min。
~
6.权利要求4或5所述的地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂的制备方法制得的地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂。
7.地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将权利要求1中所述地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体或权利要求4中所述地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体,通过直写式3D打印得到地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂湿坯;
或,
将权利要求1中所述地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体或权利要求4中所述地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体与发泡剂混合,通过直写式3D打印得到地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂发泡湿坯;
将地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂湿坯或地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂发泡湿坯经过干燥和养护得到地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂。
8.根据权利要求7所述的地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂的制备方法,其特征在于,所述发泡剂包括但不限于H2O2或铝粉;
所述发泡剂的质量为地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体或地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体质量的0.5 5%;
~
所述混合的温度<5℃,所述混合的时间为30 60min。
~
9.权利要求7或8所述的地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂的制备方法制得的地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂。
10.权利要求3所述的地质聚合物/焦硅酸银光催化剂、权利要求6所述的地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂或权利要求9所述的地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂在治理、空气净化、杀菌或CO2还原中的应用。

说明书全文

地质聚合物/焦光催化剂、异质结光催化剂、3D构型光

催化剂及制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及光催化剂技术领域,尤其涉及地质聚合物/焦硅酸银光催化剂、异质结光催化剂、3D构型光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 地质聚合物(Geopolymer)是一类利用K2SiO3、Na2SiO3等活性成分激发硅酸盐原料(偏高岭土灰或矿渣)后,经溶解扩散、基团缩合、凝结固化形成的以硅四面体([SiO4])和铝氧四面体([AlO4])为基本结构单元的非晶/半晶态无机聚合物。固化结构中用+ +以平衡 [AlO4]电荷的Na 、K等碱金属离子可以和污中的阳离子(基团)污染物发生高效置换吸附
[0003] 焦硅酸银(Ag6Si2O7)具有优秀的光催化性能,但受限于其容易受到光腐蚀,导致无法发挥全部的性能。同时结构单一体光催剂易团聚,回收困难,也无法有效调控宏观孔通道,使得吸附剂暴露界面少,内部材料无法被有效应用,严重限制了其在能源环境领域的实际推广应用。
[0004] 因此,提升焦硅酸银光催化剂的服役稳定性、改善块体焦硅酸银光催化剂的结构,提高其催化性能对于其推广应用具有重要意义。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供地质聚合物/焦硅酸银光催化剂、异质结光催化剂、3D构型光催化剂及制备方法和应用,解决现有焦硅酸银催化剂无法发挥全部性能的问题。
[0006] 为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:本发明提供了地质聚合物/焦硅酸银光催化剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将碱与硅溶胶混合,进行反应得到碱激发液;
(2)将碱激发液、铝硅酸盐物料混合,得到地质聚合物前驱体溶胶;
(3)将地质聚合物前驱体溶胶与硝酸银混合,得到地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体;
(4)将地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体经浇筑、干燥和养护得到地质聚合物/焦硅酸银光催化剂。
[0007] 优选的,在上述地质聚合物/焦硅酸银光催化剂的制备方法中,步骤(1)中所述碱为氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化中的一种或几种;步骤(1)中所述硅溶胶为碱性硅溶胶或中性硅溶胶;
步骤(2)中所述铝硅酸盐物料包括但不限于偏高岭土、粉煤灰、炉渣、尾矿和废玻璃中的一种或多种;
步骤(2)中所述地质聚合物前驱体溶胶中Si与Al的摩尔比为0.5:1 3:1;
~
步骤(2)中所述地质聚合物前驱体溶胶中Al与碱金属元素的摩尔比为1:1;
步骤(3)中所述地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体中Si与Ag的摩尔比为1:5 7:
~
5;
步骤(1)中所述反应的温度<5℃,所述反应的时间为30 60min;
~
步骤(2)与步骤(3)中所述混合的温度独立的<5℃,所述步骤(2)与步骤(3)中所述混合的时间独立的为30 60min。
~
[0008] 本发明还提供了地质聚合物/焦硅酸银光催化剂的制备方法制得的地质聚合物/焦硅酸银光催化剂。
[0009] 本发明还提供了地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂的制备方法,包括以下步骤:将前述地质聚合物前驱体溶胶、硝酸银和异质结适配半导体混合,得到地质聚合
物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体,然后经浇筑、干燥和养护得到地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂。
[0010] 优选的,在上述地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂的制备方法中,所述异质结适配半导体为Z型异质结适配半导体、Ⅱ型异质结适配半导体、S型异质结适配半导体或Ⅰ型异质结适配半导体;所述Z型异质结适配半导体包括但不限于AgI、Bi2S3、Bi2O2CO3、ZnIn2S4、g‑C3N4、BiVO4、Bi2WO6或α‑Fe2O3;
所述Ⅱ型异质结适配半导体包括但不限于Bi2Sn2O7或CuO;
所述S型异质结适配半导体包括但不限于Ag2WO4或CaSnO3;
所述Ⅰ型异质结适配半导体包括但不限于ZnS;
所述地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体中Si与Ag的摩尔比为1:5 7:5;
~
所述地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体中焦硅酸银与异质结适配半导体
的摩尔比为1:1 10:1;
~
所述混合的温度<5℃,所述混合的时间为30 60min。
~
[0011] 本发明还提供了地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂的制备方法制得的地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂。
[0012] 本发明还提供了地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂的制备方法,包括以下步骤:将前述地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体或地质聚合物/焦硅酸银异质结光催
化剂浆体,通过直写式3D打印得到地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂湿坯;
或,
将前述地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体或地质聚合物/焦硅酸银异质结光催
化剂浆体与发泡剂混合,通过直写式3D打印得到地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂发泡湿坯;
将地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂湿坯或地质聚合物/焦硅酸银3D构型光
催化剂发泡湿坯经过干燥和养护得到地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂。
[0013] 优选的,在上述地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂的制备方法中,所述发泡剂包括但不限于H2O2或铝粉;所述发泡剂的质量为地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体或地质聚合物/焦硅酸
银异质结光催化剂浆体质量的0.5 5%;
~
所述混合的温度<5℃,所述混合的时间为30 60min。
~
[0014] 本发明还提供了地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂的制备方法制得的地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂。
[0015] 本发明还提供了地质聚合物/焦硅酸银光催化剂、地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂或地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂在治理废水、空气净化、杀菌或CO2还原中的应用。
[0016] 经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:(1)本发明通过复合地质聚合物以一种简单且温和的方式提高焦硅酸银
(Ag6Si2O7)光催化性能,地质聚合物作为一种新型的吸附剂,其具有原料来源广泛,生产成本低,性能优异的特点,被认为是一种绿色环保的材料;本发明在地质聚合物前驱体中原位合成Ag6Si2O7并使地质聚合物与Ag6Si2O7复合,得到性能相较两者更加优异的光催化材料。
[0017] (2)本发明提供了一种采用共沉淀法原位制备地质聚合物/焦硅酸银光催化剂、异质结光催化剂和利用直写3D打印技术制备3D构型地质聚合物/焦硅酸银光催化剂。利用共沉淀法在非常温和的环境下,原位制备出具有异质结的地质聚合物/焦硅酸银光催化剂,提高其光催化性能;使用计算机设计出宏观孔结构复杂的三维模型,通过直写式3D打印技术打印出具有良好孔结构的地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂,提高了光催化剂使用后的回收效率。同时,地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂,实现了传质和光传输通道多维度扩展,提高光催化性能、循环使用稳定性和回收效率,充分发挥光催化剂效用。附图说明
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0019] 图1为实施例1中地质聚合物/焦硅酸银光催化剂的SEM图以及Mapping图;其中,A为SEM图,B为Ag的Mapping图,C为Si的Mapping图,D为O的Mapping图,E为Al的Mapping图,F为Na的Mapping图;图2为实施例1中地质聚合物/焦硅酸银光催化剂对盐酸四环素的吸附‑降解图;
图3为实施例2中地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂对盐酸四环素的吸附‑降
解图;
图4为实施例3中地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂的实物图。

具体实施方式

[0020] 本发明提供了地质聚合物/焦硅酸银光催化剂的制备方法,包括以下步骤:(1)将碱与硅溶胶混合,进行反应得到碱激发液;
(2)将碱激发液、铝硅酸盐物料混合,得到地质聚合物前驱体溶胶;
(3)将地质聚合物前驱体溶胶与硝酸银混合,得到地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体;
(4)将地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体经浇筑、干燥和养护得到地质聚合物/焦硅酸银光催化剂。
[0021] 在本发明中,步骤(1)中所述碱优选为氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种,进一步优选为氢氧化锂或氢氧化钠中的一种或两种,更优选为氢氧化钠。
[0022] 在本发明中,步骤(1)中所述硅溶胶优选为碱性硅溶胶或中性硅溶胶,更优选为中性硅溶胶。
[0023] 在本发明中,步骤(1)中所述硅溶胶中SiO2的质量分数优选为30~50%,进一步优选为35 45%,更优选为40%。~
[0024] 在本发明中,步骤(1)中所述反应的温度优选<5℃,进一步优选为0 4℃,更优选为~0℃;所述反应的时间优选为30 60min,进一步优选为30 50min,更优选为30min。
~ ~
[0025] 在本发明中,步骤(2)中所述铝硅酸盐物料包括但不限于偏高岭土、粉煤灰、炉渣、尾矿和废玻璃中的一种或多种,进一步优选为偏高岭土、粉煤灰和炉渣中的一种或多种,更优选为偏高岭土、粉煤灰中的一种或两种。
[0026] 在本发明中,步骤(2)中所述地质聚合物前驱体溶胶中Si与Al的摩尔比优选为0.5:1 3:1,进一步优选为1:1 2.5:1,更优选为2:1。
~ ~
[0027] 在本发明中,步骤(2)中所述地质聚合物前驱体溶胶中Al与碱金属元素的摩尔比优选为1:1。
[0028] 在本发明中,步骤(3)中所述地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体中Si与Ag的摩尔比优选为1:5 7:5,进一步优选为2:5 6:5,更优选为3:5 4:5。~ ~ ~
[0029] 在本发明中,步骤(2)与步骤(3)中所述混合的温度独立的优选<5℃,进一步优选为0 4℃,更优选为0℃;所述步骤(2)与步骤(3)中所述混合的时间独立的优选为30 60min,~ ~进一步优选为35 50min,更优选为40 45min。
~ ~
[0030] 在本发明中,步骤(4)中所述干燥的温度优选为40 80℃,进一步优选为50 70℃,~ ~更优选为55 65℃。
~
[0031] 在本发明中,步骤(4)中所述养护的温度优选为40 80℃,进一步优选为45 75℃,~ ~更优选为60℃;所述养护的时间优选为1 7d,进一步优选为2 5d,更优选为3 4d。
~ ~ ~
[0032] 在本发明中,步骤(4)中所述养护结束后,还包括:破碎过筛。
[0033] 本发明还提供了地质聚合物/焦硅酸银光催化剂的制备方法制得的地质聚合物/焦硅酸银光催化剂。
[0034] 本发明还提供了地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂的制备方法,包括以下步骤:将前述地质聚合物前驱体溶胶、硝酸银和异质结适配半导体混合,得到地质聚合
物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体,然后经浇筑、干燥和养护得到地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂。
[0035] 在本发明中,所述异质结适配半导体优选为Z型异质结适配半导体、Ⅱ型异质结适配半导体、S型异质结适配半导体或Ⅰ型异质结适配半导体,进一步优选为Z型异质结适配半导体、Ⅱ型异质结适配半导体或S型异质结适配半导体,更优选为Z型异质结适配半导体或Ⅱ型异质结适配半导体。
[0036] 在本发明中,所述Z型异质结适配半导体包括但不限于AgI、Bi2S3、Bi2O2CO3、ZnIn2S4、g‑C3N4、BiVO4、Bi2WO6或α‑Fe2O3,进一步优选为AgI、Bi2S3、Bi2O2CO3、ZnIn2S4或g‑C3N4,更优选为Bi2O2CO3、ZnIn2S4或g‑C3N4。
[0037] 在本发明中,所述Ⅱ型异质结适配半导体包括但不限于Bi2Sn2O7或CuO,更优选为CuO。
[0038] 在本发明中,所述S型异质结适配半导体包括但不限于Ag2WO4或CaSnO3,更优选为CaSnO3。
[0039] 在本发明中,所述Ⅰ型异质结适配半导体包括但不限于ZnS。
[0040] 在本发明中,所述地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体中Si与Ag的摩尔比优选为1:5 7:5,进一步优选为2:5 6:5,更优选为3:5 4:5。~ ~ ~
[0041] 在本发明中,所述地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体中焦硅酸银与异质结适配半导体的摩尔比优选为1:1 10:1,进一步优选为2:1 8:1,更优选为4:1 6:1。~ ~ ~
[0042] 在本发明中,所述混合的温度优选<5℃,进一步优选为0 4℃,更优选为0℃;所述~混合的时间优选为30 60min,进一步优选为35 50min,更优选为40 45min。
~ ~ ~
[0043] 在本发明中,所述干燥的温度优选为40 80℃,进一步优选为50 70℃,更优选为55~ ~65℃。
~
[0044] 在本发明中,所述养护的温度优选为40 80℃,进一步优选为45 75℃,更优选为60~ ~℃;所述养护的时间优选为1 7d,进一步优选为2 5d,更优选为3 4d。
~ ~ ~
[0045] 在本发明中,所述养护结束后还包括:破碎筛分。
[0046] 本发明还提供了地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂的制备方法制得的地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂。
[0047] 本发明还提供了地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂的制备方法,包括以下步骤:将前述地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体或前述地质聚合物/焦硅酸银异质结
光催化剂浆体,通过直写式3D打印得到地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂湿坯;
或,
将前述地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体或前述地质聚合物/焦硅酸银异质结
光催化剂浆体与发泡剂混合,通过直写式3D打印得到地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂发泡湿坯;
将地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂湿坯或地质聚合物/焦硅酸银3D构型光
催化剂发泡湿坯经过干燥和养护得到地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂。
[0048] 在本发明中,所述发泡剂包括但不限于H2O2或铝粉,更优选为H2O2。
[0049] 在本发明中,所述发泡剂的质量优选为地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体或地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体质量的0.5 5%,进一步优选为1 4%,更优选为2~ ~ ~3%。
[0050] 在本发明中,所述直写式3D打印的针头直径优选为0.6mm。
[0051] 在本发明中,所述混合的温度优选<5℃,进一步优选为0 4℃,更优选为0℃;所述~混合的时间为30 60min,进一步优选为35 50min,更优选为40 45min。
~ ~ ~
[0052] 在本发明中,所述干燥的温度优选为40 80℃,进一步优选为50 70℃,更优选为55~ ~65℃。
~
[0053] 在本发明中,所述养护的温度优选为40 80℃,进一步优选为45 75℃,更优选为60~ ~℃;所述养护的时间优选为1 7d,进一步优选为2 5d,更优选为3 4d。
~ ~ ~
[0054] 在本发明中,所述地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂的3D构型优选为六方蜂窝、方形螺旋结构、圆形螺旋结构、框架结构或框架筛形结构,进一步优选为六方蜂窝、框架结构或框架筛形结构,更优选为框架筛形结构。
[0055] 本发明还提供了地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂的制备方法制得的地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂。
[0056] 本发明还提供了地质聚合物/焦硅酸银光催化剂、地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂或地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂在治理废水、空气净化、杀菌或CO2还原中的应用。
[0057] 在本发明中,所述CO2还原为CO2光还原或CO2光热还原。
[0058] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0059] 实施例1本发明提供一种地质聚合物/焦硅酸银光催化剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将氢氧化钠与硅溶胶在0℃的水浴中搅拌反应30min,得到碱激发液;其中,硅溶胶为中性硅溶胶,硅溶胶中SiO2的质量分数为40%;
(2)将碱激发液与偏高岭土混合,得到固液混合物,固液混合物在超声作用下于0℃下机械搅拌60min,得到地质聚合物前驱体溶胶;其中,地质聚合物前驱体溶胶中Si与Al的摩尔比为2:1,地质聚合物前驱体溶胶中Al与Na的摩尔比为1:1;
(3)将地质聚合物前驱体溶胶与硝酸银混合,于0℃下机械搅拌40min,得到地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体;其中,地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体Si、Ag摩尔比为2:
5;
(4)将地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体浇筑到硅胶模具中,得到固化块体,然后置于烘箱中在50℃下恒温干燥,再在50℃下养护5d,最后经破碎筛分得到地质聚合物/焦硅酸银光催化剂。
[0060] 上述制得的地质聚合物/焦硅酸银光催化剂的SEM图以及Mapping图如图1所示。由图1可知,通过原位共沉淀可合成元素分布均质的地质聚合物/焦硅酸银光催化剂。
[0061] 对上述制得的地质聚合物/焦硅酸银光催化剂进行盐酸四环素降解测试。具体地,对盐酸四环素的吸附‑降解检测在不同上述制得的地质聚合物/焦硅酸银光催化剂的投入量下进行,所采用的盐酸四环素溶液浓度为10mg/L,所采用的盐酸四环素溶液的体积为100mL,采用分光光度计测试盐酸四环素残余量,不同地质聚合物/焦硅酸银光催化剂投入量的去除效果如图2所示。
[0062] 结果表明:在120min内,投入量为0.1g时,对盐酸四环素去除率已达到97%,当投入量为0.05g时由于投入有效成分较低无法及时降解四环素,而当投入量增加至0.15g时由于过量催化剂遮蔽光源导致降解效果不佳。
[0063] 实施例2本发明提供一种地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂的制备方法,包括以下步
骤:
(1)将氢氧化钠与硅溶胶在0℃的冰水浴中搅拌反应30min,得到碱激发液;其中,硅溶胶为中性硅溶胶,硅溶胶中SiO2的质量分数为40%;
(2)将碱激发液与偏高岭土混合,得到固液混合物,固液混合物在超声作用下于0℃下机械搅拌60min,得到地质聚合物前驱体溶胶;其中,地质聚合物前驱体溶胶中Si与Al的摩尔比为2:1,地质聚合物前驱体溶胶中Al与Na的摩尔比为1:1;
(3)将地质聚合物前驱体溶胶、硝酸银和g‑C3N4混合,于0℃下机械搅拌40min,得到地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体;其中,地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体中Si与Ag摩尔比为2:5;地质聚合物/焦硅酸银光异质结催化剂浆体中焦硅酸银与g‑C3N4的摩尔比为5:1;
(4)将地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体浇筑到硅胶模具中,得到薄膜状坯体,然后置于烘箱中在50℃下恒温干燥,再在50℃下养护5d,最后经破碎筛分得到地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂。
[0064] 对上述制得的地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂进行盐酸四环素降解测试。具体地,对盐酸四环素的吸附‑降解检测采用上述制得的地质聚合物/焦硅酸银光异质结催化剂进行,所采用的盐酸四环素溶液浓度为10mg/L,所采用的盐酸四环素溶液的体积为
100mL,采用分光光度计测试盐酸四环素残余量,盐酸四环素的去除效果如图3所示。
[0065] 结果表明:在120min内,盐酸四环素去除率已达到96.7%。
[0066] 实施例3本发明提供一种地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂的制备方法,包括以下步
骤:
(1)将氢氧化钠与硅溶胶在0℃的冰水浴中搅拌反应30min,得到碱激发液;其中,硅溶胶为SiO2的质量分数为40%的中性硅溶胶;
(2)将碱激发液与偏高岭土混合,得到固液混合物,固液混合物在超声作用下于0℃下机械搅拌60min,得到地质聚合物前驱体溶胶;其中,地质聚合物前驱体溶胶中Si与Al的摩尔比为2:1,地质聚合物前驱体溶胶中Al与Na的摩尔比为1:1;
(3)将地质聚合物前驱体溶胶、硝酸银和g‑C3N4混合,于0℃下机械搅拌40min,得到地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体;其中,地质聚合物/焦硅酸银异质结光催化剂浆体Si、Ag摩尔比为2:5,地质聚合物/焦硅酸银光异质结催化剂浆体中焦硅酸银与g‑C3N4的摩尔比为5:1;
(4)将地质聚合物/焦硅酸银光催化剂浆体采用直写式3D打印得到3D构型的地质
聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂湿坯,然后置于烘箱中在50℃下恒温干燥,再在50℃下养护5d,得到地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂;其中,直写式3D打印的针头直径为
0.6mm,地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂的尺寸为10mm×10mm×3.6mm。
[0067] 上述制得的地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂的实物图如图4所示。由图4可知,上述制得的地质聚合物/焦硅酸银3D构型光催化剂为框架筛形结构。
[0068] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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