本发明属于盐湖卤水治理和环境保护领域，具体涉及一种二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂及其制备方法、应用。
背景技术：
1、钾肥被广泛应用于农业，为农业生产增产提供了有力帮助，目前全球超过70％的钾肥是通过使用泡沫浮选法生产的，吗啉类浮选剂在钾盐提取过程中因为用量相对较少，所以成为了钾盐提取的首要浮选剂。
2、在使用泡沫浮选法提取钾元素时加入十二烷基吗啉和十八胺，当吗啉的碳链长度在12～18时浮选效果最佳，随着浮选剂碳链长度增加难以被自然降解。放任十二烷基吗啉流入水体中势必会对水环境造成严重影响，因此寻找一种绿色高效的处理浮选剂的方法是钾肥生产后续处理的重要环节。
3、目前许多工厂采用电催化的方法处理十二烷基吗啉污染液，然而目前电催化处理方法也存在不足，电催化过程中需要持续向污染液外加强电流，这就使得污染物处理成本增加，浪费大量能源，并且在电催化过程中还会引入新的污染物造成二次污染。因此有必要探索一种绿色环保处理十二烷基吗啉污染液的方法。
4、光催化是一种能够将可利用的光能转化为化学能的绿色技术具有无二次污染、操作简单、反应条件温和等优点被广泛应用于降解、产氢、固氮等方向。光催化机理为当半导体材料受到太阳光照射时价带的单子会跃迁到导带上形成电子-空穴对，价带的空穴因为失去电子具有很强的氧化能力，导带上因为电子跃迁所以具有很强的还原能力在价带和到带上会产生氧化还原性能优异的粒子(·oh、o2ˉ、h2o2)与污染物发生氧化还原反应降解水中的污染物。
5、虽然已经有大量的催化剂应用于环境污染处理，但是应用于降解十二烷基吗啉的光催化剂很少，因此选用光催化技术降解十二烷基吗啉具有一定的挑战性，其中最主要的就是制备一种高效的光催化剂。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂及其制备方法、应用，以改善上述问题。
2、具体地，bi2wo6是一种n型半导体，因其出色的可见光吸收性能而引起了研究关注。其带隙值eg＝2.6-2.9ev，低毒性，易于制备，bi6s和o2p轨道杂化而形成的较深的价带以及优异的化学稳定性。然而包括bi2wo6在内的纯半导体的主要缺点与其光腐蚀、光生载流子的快速复合、吸附性差、可重复使用性低、对于太阳光的利用率较低。为了克服这些问题，人们采用了各种策略，例如掺杂金属和非金属以及构建异质结。
3、mxene是一种过渡金属碳化物或氮化物新型2d材料，通常可以通过hf或强酸(hcl)和氟化物盐(naf、lif和nh4f)的混合物从其母体max相选择性蚀刻原子层制备。因为其材面拥有大量的亲水功能基团(-oh、-o和-f)，这些功能基团能够使mxene材料与众多半导体之间形成牢固的连接关系；此外，mxene材料具有良好的金属导电性，能够提升载流子迁移。因此，mxene材料作为助催化剂在光催化领域拥有巨大潜力。本发明采用的是bi2wo6与ta4c3之间构建异质结的提高bi2wo6的光催化性能，bi2wo6通过与二维层状mxene材料ta4c3复合使得禁带宽度eg减小，扩宽了bi2wo6的可见光吸收波长范围，有效提高了bi2wo6的光利用率。在反应过程中增大了bi2wo6的比表面积，从而增加了bi2wo6的表面反应活性位点。bi2wo6价带上的电子能够转移到ta4c3上，减少了光生电子与空穴复合，增加了光生电子寿命从而提高了光催化性能，进而提高了十二烷基吗啉的降解率。
4、基于上述思想，本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
5、一种二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂的制备方法，其包括：
6、(1)、将max相ta4alc3刻蚀al制备得到多层ta4c3；
7、(2)、将步骤(1)制备得到的多层ta4c3用去离子水洗涤，并经过四甲基氢氧化铵插层后，将所得到的溶液用无水乙醇洗涤至上层清液不泛黄，再用去离子水洗涤一次，得到洗涤后的多层ta4c3；
8、(3)、将步骤(2)洗涤得到的多层ta4c3在惰性气体保护下进行冰水浴超声，并通过离心得到层状ta4c3；
9、(4)、将bi(no3)3·5h2o溶解在乙二醇中，加入步骤(3)制得的层状ta4c3，得到溶液a；
10、(5)、将na2wo4·2h2o溶解到去离子水中并加入聚乙烯比咯烷酮得到溶液b；
11、(6)、将步骤(5)中溶液b滴加到溶液a中，并调节ph值为1.5～3.5后得到溶液c；
12、(7)、对步骤(6)得到的溶液c搅拌均匀后，在150～165℃水热反应16～24h，冷却至室温后取出，离心洗涤并真空干燥，得到二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂。
13、在本发明的一个优选实施方案中，步骤(1)中，所使用的max相ta4alc3的颗粒尺寸为300～400目；刻蚀使用浓度为40～45％的hf溶液，hf溶液体积为30-50ml，刻蚀温度为45～55℃，搅拌速度为400～600rpm/min，刻蚀时间为24～72h。
14、在本发明的一个优选实施方案中，步骤(2)中，使用去离子水洗涤次数为6～8次，洗涤后mxene悬浊液的ph为5～6；插层使用20ml 5～25％四甲基氢氧化铵，插层时间为18～24h。
15、在本发明的一个优选实施方案中，步骤(3)中，在超声机械剥离过程通入惰性气体，且控制超声温度在20℃以下，超声时间90min～120min；离心条件为6500～8500rpm/min，离心时间为25～40min。
16、在本发明的一个优选实施方案中，所述惰性气体为氮气。
17、在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(5)中，bi2wo6与层状ta4c3质量比范围在90％～99％。
18、在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(7)中，搅拌速率在150rpm/min～250rpm/min，搅拌时间在25min～35min；洗涤方式为水与乙醇交替洗涤，真空干燥温度为45～70℃，真空干燥时间为18～24h。
19、本发明还提供了一种根据上述的制备方法制备的二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂。
20、本发明还提供了一种上述的二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂在降解水中十二烷基吗啉的应用。
21、在本发明的一个优选实施方案中，将所述二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂加入含有十二烷基啉的水体中；其中，所述二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂与含有十二烷基吗啉的水体的比例为0.09～0.13g：95～120ml，所述十二烷基吗啉在水体中的浓度为7.5～9.5mmol/l，水体的ph值为2.0～3.5；
22、将加入二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂后的水体置于暗处搅拌30～60min，再在光照条件下反应60～90min。
23、其中，通过将加入二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂后的水体置于暗处搅拌25～35min，可以使催化剂与溶液达到吸附平衡。
24、在本发明的一个优选实施方案中，采用300w氙灯加上滤光片模拟太阳光照射提供光源。
25、其中，需要说明的是，本发明所涉及的设备、试剂、工艺、参数等，除有特别说明外，均为常规设备、试剂、工艺、参数等，不再作实施例。
26、本发明所列举的所有范围包括该范围内的所有点值。
27、本发明中，所述“室温”即常规环境温度，可以为10～30℃。
28、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
29、1.本发明通过制备2d层状mxene材料ta4c3，调控bi2wo6形貌并与ta4c3复合构建异质结，合成了一种二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂。在水体中产生高效的氧化还原基团对十二烷基吗啉进行降解。
30、2.本发明的催化材料制备简单，操作方便，耗能低，与现有降解dmp催化剂相比催化效果好，催化剂易于回收。
1.一种二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂的制备方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所使用的max相ta4alc3的颗粒尺寸为300～400目；刻蚀使用浓度为40～45％的hf溶液，hf溶液体积为30-50ml，刻蚀温度为45～55℃，搅拌速度为400～600rpm/min，刻蚀时间为24～72h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，使用去离子水洗涤次数为6～8次，洗涤后mxene悬浊液的ph为5～6；插层使用20ml 5～25％四甲基氢氧化铵，插层时间为18～24h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，在超声机械剥离过程通入惰性气体，且控制超声温度在20℃以下，超声时间90min～120min；离心条件为6500～8500rpm/min，离心时间为25～40min；所述惰性气体为氮气。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，bi2wo6与层状ta4c3质量比范围在90％～99％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中，搅拌速率在150rpm/min～250rpm/min，搅拌时间在25min～35min；洗涤方式为水与乙醇交替洗涤，真空干燥温度为45～70℃，真空干燥时间为18～24h。
7.一种根据权利要求1～7任一项所述的制备方法制备的二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂。
8.一种权利要求7所述的二维层状ta4c3负载bi2wo6复合催化剂在降解水中十二烷基吗啉的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：采用300w氙灯加上滤光片模拟太阳光照射提供光照条件。
