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半導體光催化劑在實際應用中容易出現(xiàn)顆粒團聚、不易分離回收等問題。將光催化劑負載到載體上可以有效地避免團聚問題，同時能夠增強催化劑的光催化活性和穩(wěn)定性。

高嶺土具有較強的穩(wěn)定性、良好的吸附性能且廉價易得，因而被廣泛作為半導體光催化劑的載體。光催化劑與高嶺土復合后，可在提升光催化劑吸附性和光催化活性的同時降低催化劑的制備成本并增強催化劑的穩(wěn)定性，從而推動高嶺土基光催化劑在環(huán)境凈化等領域的實際應用。

1、TiO2/高嶺土

目前用于TiO2/高嶺土復合光催化劑的制備方法較多，主要有溶膠-凝膠法、機械力化學法、水解沉淀法和微波法。

（1）溶膠-凝膠法

作為目前最常見的TiO2負載方法之一，溶膠-凝膠法一般以無機鈦鹽類或鈦酸酯類為TiO2前驅(qū)體，加入無水乙醇、冰醋酸或蒸餾水等溶液，陳化后得到溶膠狀態(tài)TiO2，然后將固定化載體浸漬于溶膠中，在室溫狀態(tài)下進行凝膠，煅燒后制得負載型TiO2光催化劑。

該方法具有工藝簡單、晶型可控、產(chǎn)品純度較高且易形成多孔結構的優(yōu)點。

Vimonses等將鈦（Ⅳ）丁醇與無水乙醇混合，通過酸催化反應得到TiO2溶膠。然后將溶膠滴加至高嶺土懸濁液中，通過溶膠-凝膠法獲得TiO2/高嶺土復合材料。該復合材料對剛果紅的紫外光催化降解效果要明顯優(yōu)于商用納米TiO（2P25）和TiO2。復合材料具有多孔結構，TiO2通過Ti-O-Si鍵與高嶺土連接，增強了復合材料的光穩(wěn)定性。

鄧中文等以高嶺土/甲醇插層復合物為前驅(qū)體，通過加入表面活性劑進行插層反應后煅燒得到管狀高嶺土。然后以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體，通過溶膠-凝膠法將TiO2負載到管狀高嶺土上。由于管狀高嶺土的表面效應，復合材料具有明顯的可見光吸收。可見光催化降解甲基橙的效率較單一TiO2提高了30%。

Li等采用氮氣氣氛誘導下的溶膠-凝膠法制備了0D/2D型TiO2/高嶺土復合材料。采用氮氣氣氛誘導下制備的TiO2/高嶺土復合材料能夠產(chǎn)生表面氧空位和缺陷。該復合材料能夠在較寬的光譜范圍（200～800nm）實現(xiàn)環(huán)丙沙星和甲醛的快速降解，其在紫外光、太陽光和可見光下對環(huán)丙沙星的降解速率分別是單一TiO2的7.00倍、2.54倍和3.13倍。氧空位的產(chǎn)生以及高嶺土的載體效應是光催化活性以及光響應能力增強的主要原因。

（2）機械力化學法

機械力化學法是指利用機械能誘發(fā)化學反應從而誘導材料的組織、結構和性能發(fā)生變化，以制備新材料或?qū)Σ牧线M行改性處理的一種方法。

王旭明等以三乙醇胺為分散劑，將TiO2漿體與高嶺土懸浮液進行混合濕磨。超細粉體界面間發(fā)生粘接附著、范德華吸附或晶界重組等物理化學變化，從而形成界面結合良好的復合粒子。該復合材料對甲基橙的光催化降解效率為69%，高于純TiO2（57%）。

（3）水解沉淀法

相對于溶膠-凝膠法，水解沉淀法一般以無機鈦源（TiOSO4或TiCl4）為前驅(qū)體，具有制備成本更低的優(yōu)點。

Henych等以TiOSO4和高嶺土為原料，尿素為沉淀劑，制備了TiO2/高嶺土復合光催化劑。TiO2與高嶺土復合后，TiO2顆粒均勻地分布于高嶺土表面，有效地抑制了顆粒的聚集，因此比表面積明顯增大。在紫外光下，復合材料催化降解染料活性黑和氣相丙酮的性能明顯提升。

馬惠言等將TiCl4滴加到鹽酸溶液中，并在低溫條件下將混合溶液滴加至高嶺土懸濁液中，陳化后煅燒得到TiO2/高嶺土復合材料。在紫外光下，復合材料在3h內(nèi)對草酸的降解率高達95.5%，遠高于相同條件下的TiO2（12%）。

2、摻雜TiO2/高嶺土

近年來，研究者嘗試許多方法來提高TiO2的光量子利用率，其中摻雜能夠引入一定程度的缺陷能級，產(chǎn)生電子或空穴陷阱，使得光生載流子的分離效率提高，是一種有效提高光量子利用率的方法。

吳稱意等采用溶膠-凝膠法制備了Bi摻雜TiO2/高嶺土復合材料。合適的摻雜量使得光生電子空穴的復合率降低，然而摻雜量過高時則可能導致晶體結構的破壞。

與其它形式的TiO2相比，TiO2納米管比表面積更大，因而在一定程度上具有更好的吸附性能和光催化性能。

丁海輝等以尿素為氮源，通過水熱法合成了氮摻雜TiO2納米管。然后通過簡單的浸漬法制備出氮摻雜TiO2納米管/高嶺土復合材料。復合材料中TiO2納米管同時存在銳鈦礦和金紅石兩種晶型。由于氮元素的p軌道與TiO2中的O2p軌道雜化，使得半導體材料的導帶位置提高，半導體材料的帶隙減小，因而光響應能力顯著增強。復合材料可用于快速降解水體中甲基橙，60min內(nèi)降解率高達90.2%。

徐志永等采用溶膠-凝膠法分別制備了Fe2O3和ZnO摻雜TiO2/高嶺土復合材料。在紫外光下6h，摻雜Fe2O3和ZnO的TiO2/高嶺土對云母珠光工業(yè)廢水的降解率分別為99.8%和91.4%。Fe2O3的禁帶寬度與TiO2相差較大，更利于在兩者之間形成異質(zhì)結構，從而促進光生電子和空穴的分離。因此，F(xiàn)e2O3摻雜復合材料表現(xiàn)出了優(yōu)于ZnO/TiO2/高嶺土復合材料的光催化活性。

3、ZnO/高嶺土

ZnO作為一種n型寬帶隙半導體，帶隙能與TiO2相當（3.37eV），具有優(yōu)異的光電性質(zhì)，又因其具有高反應性、無毒性和低成本的特點，故ZnO被認為是極具應用前景的光催化劑之一。

牛鳳興等采用化學沉淀法在乙二酸溶液中合成了ZnO/高嶺土復合材料。研究發(fā)現(xiàn)復合材料光催化性能明顯優(yōu)于純ZnO，對亞甲基藍的脫色率達98%，且復合材料循環(huán)使用5次后對亞甲基藍的脫色率仍超過80%。此外，牛鳳興等還采用水熱法制得ZnO/高嶺土復合光催化劑并將其應用于催化脫硫。光照180min后，復合催化劑對模擬汽油脫硫率高達90%。

Shirzad-Siboni等采用共沉淀法制得ZnO/高嶺土復合材料。在紫外光下，復合材料對Cr(Ⅵ)的光催化還原效率達到88%，遠高于ZnO對Cr(Ⅵ)的還原能力（43.7%）。

Janíková等向高嶺土懸濁液中加入ZnCl2和Na2CO3，生成Na2Zn3(CO3)4·3H2O/高嶺土前驅(qū)體，經(jīng)熱分解后獲得ZnO/高嶺土復合材料。ZnO較均勻的分布在高嶺土表面。復合材料對酸性橙7的光催化降解性能遠遠高于純ZnO。復合材料在降解酸性橙7過程中Zn2+溶出量始終低于1.2mg/L，證明復合材料具有較強的結構穩(wěn)定性。

4、其他高嶺土基復合光催化劑

類石墨氮化碳（g-C3N4）是一種與石墨具有類似層狀結構的窄帶隙（2.7eV）非金屬半導體材料，具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，對于可見光有較好的響應，因而近年來受到廣泛關注。

姚光遠等通過雙氰胺熱聚合得到g-C3N4，然后將其浸漬到高嶺土上制得g-C3N4/高嶺土復合材料。高嶺土與g-C3N4通過靜電吸引力結合，有效抑制了光生電子和空穴的復合。復合材料可見光催化降解羅丹明B的速率分別是純g-C3N4的8.62倍。

Zhu等采用氣相沉積法合成了g-C3N4/高嶺土復合材料。復合材料的比表面積高達118m2/g，遠遠高于純g-C3N4（8.5m2/g），其可見光催化產(chǎn)氫效率是g-C3N4的14倍。光致發(fā)光光譜分析證實g-C3N4/高嶺土中光生電子-空穴的復合率要明顯低于純g-C3N4。

Zhang等通過限制g-C3N4在多孔高嶺土模板上的生長，制備了邊緣缺陷的多孔g-C3N4。該催化劑可見光催化產(chǎn)氫的速率高達1917μmol/(g·h)，是g-C3N4的2.37倍。

Hu等以Na2MoO4·2H2O、Na2S·9H2O和高嶺土為原料，制得MoS3/高嶺土前驅(qū)體，然后在氫氣氣氛下煅燒，實現(xiàn)MoS2在高嶺土上的快速沉積從而制得MoS2/高嶺土。復合材料在80min內(nèi)能將甲基橙完全降解，高于單一MoS2的降解效果。這是因為高嶺土的存在可以減小MoS2的粒徑，提高對可見光的利用效率。

Guo等通過浸漬法成功合成了Fe2O3/高嶺土復合材料，復合材料對羅丹明B的脫色率高達98%，礦化率為66%。催化劑循環(huán)5次后，對羅丹明B仍呈現(xiàn)出較好的催化降解效果，且易于分離、成本低廉，具有較為廣闊的實際應用價值。

Niu等以高嶺土為載體，采用水熱法制得Cu2O/高嶺土復合材料，將其用于模擬燃料的脫硫工藝，研究發(fā)現(xiàn)該復合材料具有較強的催化脫硫能力，2h內(nèi)脫硫率可高達97%。

Jiang等采用濕化學法成功合成了CdS/高嶺土復合材料。研究表明，復合材料的光催化活性是純CdS的2.6倍。密度泛函理論（DFT）計算表明，高嶺土的羥基能夠通過氫鍵有效地吸附氧，同時吸附水進一步促進氧的吸附。由于這些特殊的性質(zhì)，高嶺土納米片的引入提高了光生電荷分離效率，并且通過提供富氧微環(huán)境促進了超氧自由基的生成，從而顯著地提高了CdS納米粒子的光催化性能。

來源：汪慧,楊威,劉崢,等.高嶺土基復合材料的制備及其在光催化領域的研究進展[J].化工新型材料:1-5.