一種納米銀/納米銅改性沸石的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米銀/納米銅改性沸石的制備方法。該方法具體步驟如下：(1)將粉煤灰，高嶺土或沸石中的一種或幾種與堿在水中混合，或者將硅源、鋁源按比例和堿在水中混合反應(yīng)，制成改性沸石前驅(qū)體；(2)配制納米銅和銀化合物的混合水溶液，再將改性沸石前驅(qū)體與混合水溶液混合均勻，制得混合凝膠；(3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌、干燥，即制得所述的納米銀/納米銅改性沸石。本發(fā)明制備方法簡單，合成的改性沸石在光催化分解有機(jī)物方面，具有良好的去除性能。
【專利說明】
一種納米銀/納米銅改性沸石的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于納米材料制備光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種納米銀/納米銅改性沸石的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著農(nóng)業(yè)和工業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)生了大量的廢水，對自然環(huán)境和人體等造成了極大的危害。農(nóng)業(yè)和工業(yè)廢水富含有機(jī)的化合物，例如腐植酸、抗生素等。高濃度的有機(jī)污染物導(dǎo)致了環(huán)境破壞。這些有機(jī)化合物通過不同途徑進(jìn)入水環(huán)境，成為藻類生長的營養(yǎng)物，導(dǎo)致藻類大量繁殖，產(chǎn)生水華現(xiàn)象。畜牧業(yè)，城市和農(nóng)業(yè)廢水，工業(yè)廢水都會增加水環(huán)境中的有機(jī)物濃度。有機(jī)廢水，特別是高濃度的有機(jī)廢水來源多、排放量大，未經(jīng)處理或處理不完全的有機(jī)廢水會給環(huán)境造成極大的危害。因此高濃度的有機(jī)廢水的處理備受人們的關(guān)注。高濃度有機(jī)廢水的來源主要有焦化廢水、煤氣廢水、味精廢水、化肥廢水、垃圾滲濾液以及養(yǎng)殖廢水厭氧硝化液等。
[0003]光催化降解是去除有機(jī)污染物的有效方法之一，尤其是可見光催化去除有機(jī)污染物的技術(shù)比較普遍。沸石在我國分布廣泛，儲量大，價格低廉，因此，利用沸石去除有機(jī)污染物具有很好的應(yīng)用前景。雖然納米銀對光催化反應(yīng)有很好的應(yīng)用，但是不足之處在于易聚集和不易回收，導(dǎo)致在應(yīng)用過程中存在泄漏現(xiàn)象。因此，納米銀在實際應(yīng)用中存在較大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是現(xiàn)有的納米催化劑不易于從污水中分離的特點，提供一種明顯提高其催化效率和利于納米材料分離的納米銀/納米銅改性沸石的制備方法。本發(fā)明的制備方法合成的催化劑不僅在催化效率方面有了明顯的提高，還具有了吸附性。
[0005]本發(fā)明提供一種納米銀/納米銅改性沸石的制備方法，具體步驟如下:
[0006](I)將粉煤灰，高嶺土或沸石中的一種或幾種與堿在水中混合，或者將硅源、鋁源按比例和堿在水中混合反應(yīng)，制成改性沸石前驅(qū)體；
[0007](2)配制納米銅和銀化合物的混合水溶液，再將改性沸石前驅(qū)體與混合水溶液混合均勻，制得混合凝膠；
[0008](3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌、干燥，即制得所述的納米銀/納米銅改性沸石。
[0009]上述步驟(I)中，粉煤灰，高嶺土或沸石的加入量為0.01-0.2g/mL水。
[0010]上述步驟(I)中，硅源包括硅溶膠、水玻璃或有機(jī)硅化合物中的一種。
[0011]上述步驟(I)中，鋁源包括偏鋁酸鈉、擬薄水鋁石或異丙醇鋁中的一種。
[0012]上述步驟(I)中，所述堿為氫氧化鈉或者氫氧化鉀。
[0013]上述步驟(I)中，硅源、鋁源和堿換算成以Si02、Al203和Na2O或K2O計，Si02:Al2〇3:Na2O或K2O的摩爾比為(1-9):(1-14): (50-80)。
[0014]上述步驟(I)中，在99-150°C下反應(yīng)5-48小時，即制得改性沸石前驅(qū)體。
[0015]上述步驟(2)中，銀化合物為硝酸銀或硫酸銀。
[0016]上述步驟(2)中，所述的納米銅和銀化合物的總質(zhì)量與改性沸石前驅(qū)體的質(zhì)量之比為1:20-1:1;所述的納米銅和銀化合物的質(zhì)量之比為1:1-1:5。
[0017]上述步驟(3)中，所述的晶化處理的條件為:于70?180°C，自生壓力下進(jìn)行晶化，控制時間為5-96小時。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明在堿性條件下，以各種沸石或硅鋁源合成沸石，制備過程簡單，靈活性高，硅鋁比可調(diào)范圍較大。本發(fā)明得到的粉末沸石作為載體，可以有效的應(yīng)用于污水處理中，能有效提高有機(jī)物吸附容量，分解效率高，而且催化劑便于分離。
【附圖說明】
[0019]圖1為實施例1、2、3和4制備的改性沸石在可見光照射下對50mL 5X10—Vol L-1亞甲基藍(lán)的降解率圖譜。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]實施例1
[0022 ]本實施例的制備方法具體包括以下步驟:
[0023](I)將5g人工沸石4A與30g NaOH混合于50mL溶液中，在110°C條件下攪拌5小時，形成改性沸石前驅(qū)體；
[0024](2)配制納米銅和銀化合物的混合水溶液，再將改性沸石前驅(qū)體與混合水溶液混合均勻，制得混合凝膠；
[0025](3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌、干燥，即制得所述的納米銀/納米銅改性沸石。
[0026]步驟(2)中納米銅和銀化合物的總質(zhì)量與改性沸石前驅(qū)體的質(zhì)量之比為1:5。納米銅和銀化合物的質(zhì)量之比為1:1。其中，納米氧化銅的粒徑為20nm。
[0027]步驟(3)中晶化處理的條件為:在95°C和自生壓力條件下進(jìn)行晶化，控制時間為12小時。
[0028]實施例2
[0029 ]本實施例的制備方法具體包括以下步驟:
[0030](I)將8g人工沸石13X與50g NaOH混合于50mL溶液中，在150°C條件下攪拌10小時，形成改性沸石前驅(qū)體；
[0031](2)配制納米銅和銀化合物的混合水溶液，再將改性沸石前驅(qū)體與混合水溶液混合均勻，制得混合凝膠；
[0032](3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌、干燥，即制得所述的納米銀/納米銅改性沸石。
[0033]步驟(2)中納米銅和銀化合物的總質(zhì)量與改性沸石前驅(qū)體的質(zhì)量之比為1:3。納米銅和銀化合物的質(zhì)量之比為1:4。其中，納米氧化銅的粒徑為20nm。
[0034]步驟(3)中晶化處理的條件為:在110°C和自生壓力條件下進(jìn)行晶化，控制時間為10小時。
[0035]實施例3
[0036]本實施例的制備方法具體包括以下步驟:
[0037](I)將硅源、鋁源按比例和堿在水中混合反應(yīng)，在一定條件下制成改性沸石前驅(qū)體；
[0038](2)配制納米銅和銀化合物的混合水溶液，再將改性沸石前驅(qū)體與混合水溶液混合均勻，制得混合凝膠；
[0039](3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌、干燥，即制得所述的納米銀/納米銅改性沸石。
[0040]步驟(I)中硅源、鋁源加入到堿溶液中，充分混合，并于110°C下反應(yīng)12小時，即制得改性沸石前驅(qū)體。娃源、招源與堿的摩爾比為Si02: AI2O3: Na20為1:1: 50。娃源為水玻璃，鋁源為異丙醇鋁。其中，堿為氫氧化鈉，其在水中的摩爾濃度為4mol/L。
[0041]步驟(2)中納米銅和銀化合物的總質(zhì)量與改性沸石前驅(qū)體的質(zhì)量之比為1:5。納米銅和銀化合物的質(zhì)量之比為1:2。其中，納米氧化銅的粒徑為20nm。
[0042]步驟(3)中晶化處理的條件為:在120°C和自生壓力條件下進(jìn)行晶化，控制時間為18小時。
[0043]實施例4
[0044]本實施例的制備方法具體包括以下步驟:
[0045](I)將硅源、鋁源按比例和堿在水中混合反應(yīng)制成水凝膠，在一定條件下制成改性沸石前驅(qū)體；
[0046](2)配制納米銅和銀化合物的混合水溶液，再將改性沸石前驅(qū)體與混合水溶液混合均勻，制得混合凝膠；
[0047](3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌、干燥，即制得所述的納米銀/納米銅改性沸石。
[0048]步驟(I)中硅源、鋁源按比例和堿在水中，充分混合，并于100 °C下反應(yīng)8小時，即制得改性沸石前驅(qū)體。硅源、鋁源與堿溶液的摩爾比為Si02:Al203:K20為1:5:80。硅源為水玻璃，鋁源為偏鋁酸鈉。其中，堿在水中形成摩爾濃度為6mol/L的氫氧化鉀溶液。
[0049]步驟(2)中納米銅和銀化合物的總質(zhì)量與改性沸石前驅(qū)體的質(zhì)量之比為1:1。納米銅和銀化合物的質(zhì)量之比為1:3。其中，納米氧化銅的粒徑為20nm。
[0050]步驟(3)中晶化處理的條件為:在150°C和自生壓力條件下進(jìn)行晶化，控制時間為8小時。
[0051 ] 實施例5
[0052 ]本實施例的制備方法具體包括以下步驟:
[0053](I)將硅源、鋁源按比例和堿在水中混合反應(yīng)制成水凝膠，在一定條件下制成改性沸石前驅(qū)體；
[0054](2)配制納米銅和銀化合物的混合水溶液，再將改性沸石前驅(qū)體與混合水溶液混合均勻，制得混合凝膠；
[0055](3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌、干燥，即制得所述的納米銀/納米銅改性沸石。
[0056]步驟(I)中將硅源、鋁源按比例和堿在水中，充分混合，并于100 °C下反應(yīng)8小時，即制得改性沸石前驅(qū)體。硅源、鋁源與堿溶液的摩爾比為Si02:Al203:K20為1:3:70。硅源為水玻璃，鋁源為偏鋁酸鈉。其中，堿在水中形成摩爾濃度為3mol/L的氫氧化鉀溶液。
[0057]步驟(2)中納米銅和銀化合物的總質(zhì)量與改性沸石前驅(qū)體的質(zhì)量之比為1:4。納米銅和銀化合物的質(zhì)量之比為1:1。其中，納米氧化銅的粒徑為20nm。
[0058]步驟(3)中晶化處理的條件為:在130°C和自生壓力條件下進(jìn)行晶化，控制時間為14小時。
[0059]實施例6
[0060]本實施例的制備方法具體包括以下步驟:
[0061](I)將硅源、鋁源按比例和堿在水中混合反應(yīng)制成水凝膠，在一定條件下制成改性沸石前驅(qū)體；
[0062](2)配制納米銅和銀化合物的混合水溶液，再將改性沸石前驅(qū)體與混合水溶液混合均勻，制得混合凝膠；
[0063](3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌、干燥，即制得所述的納米銀/納米銅改性沸石。
[0064]步驟(I)中將硅源、鋁源按比例和堿在水中充分混合，并于100 °C下反應(yīng)8小時，即制得改性沸石前驅(qū)體。硅源、鋁源與堿溶液的摩爾比為S12 = Al2O3 = Na2O為1:4:70。硅源為水玻璃，鋁源為偏鋁酸鈉。其中，堿在水中形成摩爾濃度為4mol/L的氫氧化鈉溶液。
[0065]步驟(2)中納米銅和銀化合物的總質(zhì)量與改性沸石前驅(qū)體的質(zhì)量之比為1:2。納米銅和銀化合物的質(zhì)量之比為1:4。其中，納米氧化銅的粒徑為20nm。
[0066]步驟(3)中晶化處理的條件為:在97°C和自生壓力條件下進(jìn)行晶化，控制時間為20小時。
[0067]應(yīng)用實施例
[0068]將實施例1、2、3和4制備的改性沸石在可見光照射下對50mL 5X10-6mol L—1亞甲基藍(lán)進(jìn)行降解，結(jié)果如圖1所示。
【主權(quán)項】
1.一種納米銀/納米銅改性沸石的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)將粉煤灰，高嶺土或沸石中的一種或幾種與堿在水中混合，或者將硅源、鋁源按比例和堿在水中混合反應(yīng)，制成改性沸石前驅(qū)體； (2)配制納米銅和銀化合物的混合水溶液，再將改性沸石前驅(qū)體與混合水溶液混合均勻，制得混合凝膠； (3)將混合凝膠進(jìn)行晶化處理，待晶化結(jié)束后，經(jīng)分離、洗滌、干燥，即制得所述的納米銀/納米銅改性沸石。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)粉煤灰，高嶺土或沸石的加入量為0.01-0.2g/mL 水。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，硅源包括硅溶膠、水玻璃或有機(jī)硅化合物中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，鋁源包括偏鋁酸鈉、擬薄水鋁石或異丙醇鋁中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，堿為氫氧化鈉或者氫氧化鉀。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，硅源、鋁源和堿換算成以Si02、Al203 和 Na2O 或 K2O 計，S12 = Al2O3 = Na2O 或 K2O 的摩爾比為(1-9):(1-14): (50-80)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，在99-1500C下反應(yīng)5-48小時，即制得改性沸石前驅(qū)體。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，銀化合物為硝酸銀或硫酸銀。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述的納米銅和銀化合物的總質(zhì)量與改性沸石前驅(qū)體的質(zhì)量之比為1:20-1:1;所述的納米銅和銀化合物的質(zhì)量之比為1:1-1:5010.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述的晶化處理的條件為:于70?180 °C，自生壓力下進(jìn)行晶化，控制時間為5-96小時。
【文檔編號】C01B39/02GK106082254SQ201610440284
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月18日
【發(fā)明人】劉敏敏, 胡曉鈞, 侯立安, 于水利
【申請人】上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院