一种复合光催化剂的制备方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种复合光催化剂的制备方法及其应用，涉及催化剂领域。所述制备方法，包括：将铋盐和含氯化合物溶于溶剂中，放入高压反应釜中；将高压反应釜密封，在160℃～180℃保持6～12小时，冷却至室温；将高压反应釜内溶液离心取沉淀，洗涤和干燥得到氯氧铋；将氯氧铋加入含铁化合物的水溶液中，放入高压反应釜中；将高压反应釜密封，160℃～180℃保持12～24小时，冷却至室温；将高压反应釜内溶液离心取沉淀，洗涤和干燥后得到复合光催化剂。本发明复合光催化剂的制备方法，简单易行，获得的复合光催化剂结构稳定、具有较高的光催化活性，有效地提高了氯氧铋的光催化活性，能够高效降解含有罗丹明B和甲基橙的混合溶液。
【专利说明】一种复合光催化剂的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种复合光催化剂的制备及其应用。
【背景技术】
[0002]半导体光催化剂，在紫外光或可见光的照射下，不仅能够裂解水来获取氢能，也能够应用于太阳能电池把太阳能转换为化学能，还能够将有机污染物降解为无机小分子H2O和CO2等，显示出巨大的应用前景。为了得到高活性、高稳定性的半导体光催化剂，人们开展了大量的研究和开发，其中最有代表性的半导体光催化剂是纳米二氧化钛光催化剂。为了提高量子产率和太阳能利用率，研究者对二氧化钛光催化剂进行了大量改性研究，如:采用金属阳离子和非金属元素阴离子掺杂，二氧化钛与其他氧化物的复合等。研究工作已取得了一些可喜的进展，但还是不能满足实际应用的需要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种复合光催化剂的制备方法，该方法简单易行，获得的复合光催化剂具有较高的光催化活性。
[0004]本发明的另一目的是提供上述复合光催化剂在降解有机污染物方面的应用。
[0005]本发明复合光催化剂的制备方法，简单易行，获得的复合光催化剂结构稳定、具有较高的光催化活性，有效地提高了氯氧铋的光催化活性，能够高效降解含有罗丹明B和甲基橙的混合溶液。
[0006]本发明复合光催化剂可以应用于降解有机污染物方面，例如罗丹明B和甲基橙。
[0007]本发明的目的采用如下技术方案实现。
[0008]一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤:
(1)将铋盐和含氯化合物溶于溶剂中，放入高压反应釜中；将高压反应釜密封，在160°C?180°C保持6?12小时，冷却至室温；将高压反应釜内溶液离心取沉淀，洗涤和干燥得到氯氧铋；
(2)将氯氧铋加入含铁化合物的水溶液中，放入高压反应釜中；将高压反应釜密封，160°C?180°C保持12?24小时，冷却至室温；将高压反应釜内溶液离心取沉淀，洗涤和干燥后得到复合光催化剂。
[0009]铋盐与含氯化合物的摩尔比为1: (0.5?1.5)。
[0010]步骤(2)中氯氧铋与含铁化合物的摩尔比为1: (0.1?0.2)。
[0011]所述铋盐为五水合硝酸铋；所述溶剂为乙二醇(还可以是什么？？)。
[0012]所述含氯化合物为氯化钠。
[0013]所述含铁化合物为三氯化铁。
[0014]所述洗涤方法为:用蒸馏水洗涤。
[0015]所述干燥方法为:干燥温度为55?65°C，干燥时间为5?7小时。
[0016]本发明还提供所述方法制备的复合光催化剂及其在光催化剂降解有机物方面的应用。
[0017]本发明复合光催化剂的制备方法，简单易行，获得的复合光催化剂结构稳定、具有较高的光催化活性，有效地提高了氯氧铋的光催化活性，能够高效降解含有罗丹明B和甲基橙的混合溶液。
[0018]本发明复合光催化剂可以应用于降解有机污染物方面，例如罗丹明B和甲基橙。【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为实施例1制备的球状氯氧铋的扫描电子显微镜(SEM)图，其中图A的放大倍数为3500倍，图B的放大倍数为7500倍。
[0020]图2为实施例1制备的球状氯氧铋的X射线衍射(XRD )图。
[0021]图3为实施例1复合光催化剂的透射电镜(TEM)图。
[0022]图4为实施例1复合光催化剂的X射线衍射(XRD )图。
[0023]图5是实施例1复合光催化剂催化罗丹明B(RhB)降解的曲线图，横坐标:紫外光照射时间；C表示经过紫外光照射(1<420 nm)—段时间后RhB浓度值，C0表示RhB的初始浓度。
[0024]图6是实施例1复合光催化剂催化甲基橙(MO)降解的曲线图，横坐标:紫外光照射时间；C表示经过紫外光(1<420 nm)照射一段时间后MO浓度，C0表示MO的初始浓度。
【具体实施方式】
[0025]本发明中的室温为10_30°C。
[0026]本发明中高压反应釜的填充度为70-85%。
[0027]实施例1
(I)取0.73g (0.0015mol)五水合硝酸铋和0.044g(0.00075mol)氯化钠溶于30mL乙二醇中，搅拌溶解，移入高压反应釜中。将高压反应釜密封，放入170°C的烘箱保持6小时，冷却至室温。将高压反应釜内溶液离心取沉淀，用蒸馏水洗涤，在55°C条件下干燥5小时，得到0.34g中间产物。中间产物的X射线衍射(XRD)图如图2所示，与氯氧铋的XRD标准卡比较，制备的中间产物为纯相的氯氧铋。从扫描电子显微镜图(图1)可以看出，氯氧铋呈直径为8mm左右的球状，分布均匀。
[0028](2)取0.027g (0.0OOlmol)六水合三氯化铁溶于50mL水得到含铁化合物的水溶液。将0.26g(0.0Olmol)氯氧铋加入含铁化合物的水溶液中，搅拌30min，移入高压反应釜。将高压反应釜密封，放入160°C的烘箱保持12小时，冷却至室温。将高压反应釜内溶液离心取沉淀，用蒸馏水洗涤，在60°C条件下干燥6小时，得到复合光催化剂。由图4可以看出三氧化二铁已成功复合在氯氧铋上，出现三氧化二铁的(110)面，构成了复合光催化剂。由图3可以看出，复合光催化剂中的三氧化二铁颗粒均匀的覆盖在氯氧铋表面上，三氧化二铁颗粒粒径在50nm左右。
[0029]实施例2
(I)取0.73g(0.0015mol)五水合硝酸铋和0.087g (0.0Olmol)氯化钠溶于30mL乙二
醇中，搅拌溶解，移入高压反应釜中。将高压反应釜密封，放入160°C的烘箱保持12小时，冷却至室温。将高压反应釜内溶液离心取沉淀，用蒸馏水洗涤，在60°C条件下干燥6小时，得到0.28g氯氧铋。
[0030](2)取0.0405g(0.00015mol)六水合三氯化铁溶于50mL水得到含铁化合物的水溶液。将0.26g(0.0Olmol)氯氧铋加入含铁化合物的水溶液中，搅拌40min，移入高压反应釜。将高压反应釜密封，放入170°C的烘箱保持18小时，冷却至室温。将高压反应釜内溶液离心取沉淀，用蒸馏水洗涤，在55°C条件下干燥5小时，得到复合光催化剂。由X射线衍射(XRD)图可以看出三氧化二铁已成功复合在氯氧铋上，出现三氧化二铁的(110)面，构成了复合光催化剂。由透射电镜(TEM)图可以看出，复合光催化剂中的三氧化二铁颗粒均匀的覆盖在氯氧铋表面上，三氧化二铁颗粒粒径在50nm左右。
[0031]实施例3
(I)取0.73g(0.0015mol)五水合硝酸铋和0.1305g(0.00225mol)氯化钠溶于30mL乙二醇中，搅拌溶解，移入高压反应釜中。将高压反应釜密封，放入180°C的烘箱保持9小时，冷却至室温。将高压反应釜内溶液离心取沉淀，用蒸馏水洗涤，在65°C条件下干燥5小时，得到0.35g氯氧秘。
[0032](2)取0.054g(0.0002mol)六水合三氯化铁溶于50mL水得到含铁化合物的水溶液。将0.26g(0.0Olmol)氯氧铋加入含铁化合物的水溶液中，搅拌20min，移入高压反应釜。将高压反应釜密封，放入180°C的烘箱保持24小时，冷却至室温。将高压反应釜内溶液离心取沉淀，用蒸馏水洗涤，在65 °C条件下干燥7小时，得到复合光催化剂。由X射线衍射(XRD )图可以看出三氧化二铁已成功复合在氯氧铋上，出现三氧化二铁的(110)面，构成了本发明复合光催化剂。由透射电镜(TEM)图可以看出，复合光催化剂中的三氧化二铁颗粒均匀的覆盖在氯氧铋表面上，三氧化二铁颗粒粒径在50nm左右。
[0033]实施例4
将实施例1制得到的球状氯氧铋和复合光催化剂分别作为光催化剂降解罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)。
[0034]配制染料溶液，含有10mg/L的RhB和MO的水溶液。分别称取0.05g球状氯氧铋和复合光催化剂，分别加入200ml染料溶液中，先避光搅拌30min，使染料在催化剂表面达到吸附/脱附平衡。然后开启氙灯光源，在紫外光照射下进行光催化反应，每隔IOmin取4ml反应液，经离心分离后，上清液用分光光度计检测反应液中罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)的浓度。根据550nm处吸光值确定降解过程中RhB浓度，463nm处吸光值确定降解过程中MO浓度。
[0035]染料溶液中RhB降解情况如图5所示，(横坐标:紫外光照射时间；C表示经过紫外光照射(1<420 nm) 一段时间后测量的RhB浓度值与Ctl表示RhB的初始浓度。)从图5可以看出，实施例1中复合光催化剂35分钟可降解反应体系中95%的RhB，而氯氧铋35分钟仅降解了反应体系中30%的RhB，由此可知，实施例1中复合光催化剂比氯氧铋具有更高效的光催化活性。
[0036]染料溶液中MO降解情况如图6所示，从图上(横坐标:紫外光照射时间；C表示经过紫外光(1<420 nm)照射一段时间后测量的MO浓度，C0表示MO的初始浓度。)从该图可以看出，实施例1中复合光催化剂35分钟可降解反应体系中93%的MO，氯氧铋35分钟仅降解了反应体系中42%的MO，由此可知，实施例1中复合光催化剂比氯氧铋具有更高效的光催化活性。 [0037] 实施例2和3中制备的复合光催化剂也具有相似的催化性能。
【权利要求】
1.一种复合光催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤: (1)将铋盐和含氯化合物溶于溶剂中，放入高压反应釜中；将高压反应釜密封，在160°C?180°C保持6?12小时，冷却至室温；将高压反应釜内溶液离心取沉淀，洗涤和干燥得到氯氧铋； (2)将氯氧铋加入含铁化合物的水溶液中，放入高压反应釜中；将高压反应釜密封，160°C?180°C保持12?24小时，冷却至室温；将高压反应釜内溶液离心取沉淀，洗涤和干燥后得到复合光催化剂。
2.根据权利要求1所述复合光催化剂的制备方法，其特征在于铋盐与含氯化合物的摩尔比为1:(0.5?1.5)。
3.根据权利要求2所述复合光催化剂的制备方法，其特征在于步骤(2)中氯氧铋与含铁化合物的摩尔比为1: (0.1?0.2)。
4.根据权利要求3所述复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述铋盐为五水合硝酸铋；所述溶剂为乙二醇。
5.根据权利要求4所述复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述含氯化合物为氯化钠。
6.根据权利要求5所述复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述含铁化合物为三氯化铁。
7.根据权利要求6所述复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述洗涤方法为:用蒸馏水洗涤。
8.根据权利要求7所述复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述干燥方法为:干燥温度为55?65°C,干燥时间为5?7小时。
9.一种权利要求1-8之一所述方法制备的复合光催化剂。
10.一种权利要求9所述复合光催化剂在光催化剂降解有机物方面的应用。
【文档编号】B01J27/128GK103769175SQ201410075595
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】滕飞, 李娜, 陈敏东 申请人:南京信息工程大学