一种纳米银/纳米铜改性沸石的制备方法

摘要

本发明公开了一种纳米银/纳米铜改性沸石的制备方法。该方法具体步骤如下：(1)将粉煤灰，高岭土或沸石中的一种或几种与碱在水中混合，或者将硅源、铝源按比例和碱在水中混合反应，制成改性沸石前驱体；(2)配制纳米铜和银化合物的混合水溶液，再将改性沸石前驱体与混合水溶液混合均匀，制得混合凝胶；(3)将混合凝胶进行晶化处理，待晶化结束后，经分离、洗涤、干燥，即制得所述的纳米银/纳米铜改性沸石。本发明制备方法简单，合成的改性沸石在光催化分解有机物方面，具有良好的去除性能。

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备光催化剂技术领域，尤其是涉及一种纳米银/纳米铜改性沸石的制备方法。

背景技术

随着农业和工业的迅猛发展，产生了大量的废水，对自然环境和人体等造成了极大的危害。农业和工业废水富含有机的化合物，例如腐植酸、抗生素等。高浓度的有机污染物导致了环境破坏。这些有机化合物通过不同途径进入水环境，成为藻类生长的营养物，导致藻类大量繁殖，产生水华现象。畜牧业，城市和农业废水，工业废水都会增加水环境中的有机物浓度。有机废水，特别是高浓度的有机废水来源多、排放量大，未经处理或处理不完全的有机废水会给环境造成极大的危害。因此高浓度的有机废水的处理备受人们的关注。高浓度有机废水的来源主要有焦化废水、煤气废水、味精废水、化肥废水、垃圾渗滤液以及养殖废水厌氧硝化液等。

光催化降解是去除有机污染物的有效方法之一，尤其是可见光催化去除有机污染物的技术比较普遍。沸石在我国分布广泛，储量大，价格低廉，因此，利用沸石去除有机污染物具有很好的应用前景。虽然纳米银对光催化反应有很好的应用，但是不足之处在于易聚集和不易回收，导致在应用过程中存在泄漏现象。因此，纳米银在实际应用中存在较大的问题。

发明内容

本发明的目的就是现有的纳米催化剂不易于从污水中分离的特点，提供一种明显提高其催化效率和利于纳米材料分离的纳米银/纳米铜改性沸石的制备方法。本发明的制备方法合成的催化剂不仅在催化效率方面有了明显的提高，还具有了吸附性。

本发明提供一种纳米银/纳米铜改性沸石的制备方法，具体步骤如下：

(1)将粉煤灰，高岭土或沸石中的一种或几种与碱在水中混合，或者将硅源、铝源按比例和碱在水中混合反应，制成改性沸石前驱体；

(2)配制纳米铜和银化合物的混合水溶液，再将改性沸石前驱体与混合水溶液混合均匀，制得混合凝胶；

(3)将混合凝胶进行晶化处理，待晶化结束后，经分离、洗涤、干燥，即制得所述的纳米银/纳米铜改性沸石。

上述步骤(1)中，粉煤灰，高岭土或沸石的加入量为0.01-0.2g/mL水。

上述步骤(1)中，硅源包括硅溶胶、水玻璃或有机硅化合物中的一种。

上述步骤(1)中，铝源包括偏铝酸钠、拟薄水铝石或异丙醇铝中的一种。

上述步骤(1)中，所述碱为氢氧化钠或者氢氧化钾。

上述步骤(1)中，硅源、铝源和碱换算成以SiO₂、Al₂O₃和Na₂O或K₂O计，SiO₂:Al₂O₃:Na₂O或K₂O的摩尔比为(1-9):(1-14):(50-80)。

上述步骤(1)中，在99-150℃下反应5-48小时，即制得改性沸石前驱体。

上述步骤(2)中，银化合物为硝酸银或硫酸银。

上述步骤(2)中，所述的纳米铜和银化合物的总质量与改性沸石前驱体的质量之比为1：20-1:1；所述的纳米铜和银化合物的质量之比为1：1-1：5。

上述步骤(3)中，所述的晶化处理的条件为：于70～180℃，自生压力下进行晶化，控制时间为5-96小时。

本发明的有益效果在于：本发明在碱性条件下，以各种沸石或硅铝源合成沸石，制备过程简单，灵活性高，硅铝比可调范围较大。本发明得到的粉末沸石作为载体，可以有效的应用于污水处理中，能有效提高有机物吸附容量，分解效率高，而且催化剂便于分离。

附图说明

图1为实施例1、2、3和4制备的改性沸石在可见光照射下对50mL 5×10^-1mol>

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例的制备方法具体包括以下步骤：

(1)将5g人工沸石4A与30g NaOH混合于50mL溶液中，在110℃条件下搅拌5小时，形成改性沸石前驱体；

(2)配制纳米铜和银化合物的混合水溶液，再将改性沸石前驱体与混合水溶液混合均匀，制得混合凝胶；

(3)将混合凝胶进行晶化处理，待晶化结束后，经分离、洗涤、干燥，即制得所述的纳米银/纳米铜改性沸石。

步骤(2)中纳米铜和银化合物的总质量与改性沸石前驱体的质量之比为1：5。纳米铜和银化合物的质量之比为1：1。其中，纳米氧化铜的粒径为20nm。

步骤(3)中晶化处理的条件为：在95℃和自生压力条件下进行晶化，控制时间为12小时。

实施例2

本实施例的制备方法具体包括以下步骤：

(1)将8g人工沸石13X与50g NaOH混合于50mL溶液中，在150℃条件下搅拌10小时，形成改性沸石前驱体；

(2)配制纳米铜和银化合物的混合水溶液，再将改性沸石前驱体与混合水溶液混合均匀，制得混合凝胶；

(3)将混合凝胶进行晶化处理，待晶化结束后，经分离、洗涤、干燥，即制得所述的纳米银/纳米铜改性沸石。

步骤(2)中纳米铜和银化合物的总质量与改性沸石前驱体的质量之比为1：3。纳米铜和银化合物的质量之比为1：4。其中，纳米氧化铜的粒径为20nm。

步骤(3)中晶化处理的条件为：在110℃和自生压力条件下进行晶化，控制时间为10小时。

实施例3

本实施例的制备方法具体包括以下步骤：

(1)将硅源、铝源按比例和碱在水中混合反应，在一定条件下制成改性沸石前驱体；

(2)配制纳米铜和银化合物的混合水溶液，再将改性沸石前驱体与混合水溶液混合均匀，制得混合凝胶；

(3)将混合凝胶进行晶化处理，待晶化结束后，经分离、洗涤、干燥，即制得所述的纳米银/纳米铜改性沸石。

步骤(1)中硅源、铝源加入到碱溶液中，充分混合，并于110℃下反应12小时，即制得改性沸石前驱体。硅源、铝源与碱的摩尔比为SiO₂:Al₂O₃:Na₂O为1:1:50。硅源为水玻璃，铝源为异丙醇铝。其中，碱为氢氧化钠，其在水中的摩尔浓度为4mol/L。

步骤(2)中纳米铜和银化合物的总质量与改性沸石前驱体的质量之比为1：5。纳米铜和银化合物的质量之比为1：2。其中，纳米氧化铜的粒径为20nm。

步骤(3)中晶化处理的条件为：在120℃和自生压力条件下进行晶化，控制时间为18小时。

实施例4

本实施例的制备方法具体包括以下步骤：

(1)将硅源、铝源按比例和碱在水中混合反应制成水凝胶，在一定条件下制成改性沸石前驱体；

(2)配制纳米铜和银化合物的混合水溶液，再将改性沸石前驱体与混合水溶液混合均匀，制得混合凝胶；

(3)将混合凝胶进行晶化处理，待晶化结束后，经分离、洗涤、干燥，即制得所述的纳米银/纳米铜改性沸石。

步骤(1)中硅源、铝源按比例和碱在水中，充分混合，并于100℃下反应8小时，即制得改性沸石前驱体。硅源、铝源与碱溶液的摩尔比为SiO₂:Al₂O₃:K₂O为1:5:80。硅源为水玻璃，铝源为偏铝酸钠。其中，碱在水中形成摩尔浓度为6mol/L的氢氧化钾溶液。

步骤(2)中纳米铜和银化合物的总质量与改性沸石前驱体的质量之比为1：1。纳米铜和银化合物的质量之比为1：3。其中，纳米氧化铜的粒径为20nm。

步骤(3)中晶化处理的条件为：在150℃和自生压力条件下进行晶化，控制时间为8小时。

实施例5

本实施例的制备方法具体包括以下步骤：

(1)将硅源、铝源按比例和碱在水中混合反应制成水凝胶，在一定条件下制成改性沸石前驱体；

(2)配制纳米铜和银化合物的混合水溶液，再将改性沸石前驱体与混合水溶液混合均匀，制得混合凝胶；

(3)将混合凝胶进行晶化处理，待晶化结束后，经分离、洗涤、干燥，即制得所述的纳米银/纳米铜改性沸石。

步骤(1)中将硅源、铝源按比例和碱在水中，充分混合，并于100℃下反应8小时，即制得改性沸石前驱体。硅源、铝源与碱溶液的摩尔比为SiO₂:Al₂O₃:K₂O为1:3:70。硅源为水玻璃，铝源为偏铝酸钠。其中，碱在水中形成摩尔浓度为3mol/L的氢氧化钾溶液。

步骤(2)中纳米铜和银化合物的总质量与改性沸石前驱体的质量之比为1：4。纳米铜和银化合物的质量之比为1：1。其中，纳米氧化铜的粒径为20nm。

步骤(3)中晶化处理的条件为：在130℃和自生压力条件下进行晶化，控制时间为14小时。

实施例6

本实施例的制备方法具体包括以下步骤：

(1)将硅源、铝源按比例和碱在水中混合反应制成水凝胶，在一定条件下制成改性沸石前驱体；

(2)配制纳米铜和银化合物的混合水溶液，再将改性沸石前驱体与混合水溶液混合均匀，制得混合凝胶；

(3)将混合凝胶进行晶化处理，待晶化结束后，经分离、洗涤、干燥，即制得所述的纳米银/纳米铜改性沸石。

步骤(1)中将硅源、铝源按比例和碱在水中充分混合，并于100℃下反应8小时，即制得改性沸石前驱体。硅源、铝源与碱溶液的摩尔比为SiO₂:Al₂O₃:Na₂O为1:4:70。硅源为水玻璃，铝源为偏铝酸钠。其中，碱在水中形成摩尔浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液。

步骤(2)中纳米铜和银化合物的总质量与改性沸石前驱体的质量之比为1：2。纳米铜和银化合物的质量之比为1：4。其中，纳米氧化铜的粒径为20nm。

步骤(3)中晶化处理的条件为：在97℃和自生压力条件下进行晶化，控制时间为20小时。

应用实施例

将实施例1、2、3和4制备的改性沸石在可见光照射下对50mL 5×10-⁶mol>-1亚甲基蓝进行降解，结果如图1所示。