CN102357360A - 一种光催化降解罗丹明b的催化剂及其制备方法 - Google Patents

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邹建平
张龙珠
丁琳
代顺臣
沈琴
邢秋菊
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一种光催化降解罗丹明B的催化剂及其制备方法，是由摩尔比为10%的二氧化钛（TiO2）负载在钼酸铋（Bi2MoO6）得到的。在可见光的诱导下，0.1克的催化剂可以将100毫升浓度为10-5摩尔/升的罗丹明B在2小时完全降解。本发明的优点是：1、本发明的催化剂是采用水热法制备得到的，其操作简单、生产成本低廉、合成的产率较高，纯度也很高以及重复性好，适合扩大化生产的要求；2、本发明的催化剂热稳定性好，而且耐酸、耐碱性强；3、本发明所得到的催化剂具有较好的光催化降解有机效果，比单一的钼酸铋（Bi2MoO6）催化效率提高了2倍。

Description

一种光催化降解罗丹明B的催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种光催化降解罗丹明B的催化剂及其制备方法。
背景技术
随着人类社会的发展，化石能源的大量消耗，环境污染也接踵而来，成为人们不得不考虑的重点问题。水是人们赖以生存的必要条件，从而水污染处理成为人类重点关注的工作。
虽然我国对各种废水的治理做了许多有益的工作，但治理能力的增长速度远远慢于水体污染的速度。当然其原因是多方面的，其中技术落后是主要原因之一，目前我国传统的废水处理方法按作用原理可分为物理法、化学法和生物法三大类。例如，物理法中的用活性炭对有毒物质进行吸附，这种方法只是把污染物从一相转移到另一相，污染物本身并没有得到彻底降解，吸附污染物之后的活性炭的处理也是个问题；而化学法常涉及到使用化学药剂，在化学反应过程中对污染物进行氧化或者还原降解，改变污染物的形态，将它们变成无毒或微毒的新物质，或者转化成容易与水分离的形态，从而达到处理的目的。但这种方法需要大量的化学药剂，运行成本较高，不适合大规模范围使用，同时，也有可能产生二次污染。众所周知，利用微生物代谢作用，使废水中的有机污染物和无机营养物转化为稳定、无害的物质的方法称为生物处理法，这是当前比较新颖的水处理方法，然而生物降解仍存在着一定的局限性，概括起来有以下几点：(1) 细菌的作用具有选择性：(2) 降解速度慢，一般要数周或数月：(3)对有些有毒物质只能部分降解，并且可能形成有毒性的中间产物；(4) 芳香族化合物部分难以被降解。从目前国内运行状况看，这三种处理方法虽然有些工艺己较成熟，但各有其局限性，运行成本也不算低，处理效率也是高低不等，特别是不能有效地去除水中低浓度且生物难降解的一些有机污染物。因此，发展新型实用的环保处理技术仍然是人们追求的目标。
随着研究的深入，人们发现半导体多相光催化氧化可以作为一种环境友好的新技术，这种技术具有能耗低、操作简便、反应条件温和、实用范围广、可减少二次污染等优点，因而在环境治理方面日益受到人们的重视。半导体光催化技术和传统的方法相比，具有如下优点：①降解没有选择性，能使有害物质完全分解，不会产生二次污染；②可以在常压下操作，反应条件温和，减少了操作困难；③不需要大量消耗除光以外的其他物质，可以降低能量和原材料的消耗；④能够达到除毒、脱色、去臭的目的；⑤光催化剂具有廉价、无毒、稳定以及可以重复利用等特点。专家们预言光催化氧化法是将来处理各类废水最有效的方法之一。
起初，二氧化钛作为最早的光降解材料，人们对此进行了大量研究，但是由于其光降解速率慢，对可见光的敏感度不好等缺点，不能达到实际水污染处理的应用。而钼酸铋合成方法简单，原材料便宜，而且对可见光有很好的吸收，成为人们研究的又一个热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效光催化降解罗丹明B的催化剂及其制备方法，为有机物的催化降解提供了一种新材料。本发明的材料是采用水热法制备的，其操作简单、生产成本低廉、产率较高，其光催化降解速率高，适合扩大化生产的要求。
本发明是这样来实现的，其特征是催化剂是由摩尔比为10%的二氧化钛 （TiO2）负载在钼酸铋（Bi2MoO6）得到的。在可见光的诱导下，0.1克的催化剂可以将100毫升浓度为10-5摩尔/升的罗丹明B在2小时完全降解。
一种光催化降解罗丹明B的催化剂的制备方法为：先将0.005摩尔的硝酸铋分散均匀到30毫升去离子水中，然后将5毫升0.5摩尔/升的钼酸铵溶液缓慢加入到上述的水溶液中，搅拌均匀得到A溶液。将0.5毫摩尔的的钛酸丁酯加入5毫升的乙醇，充分搅拌均匀，得到溶液B。然后将B溶液缓慢倒如A中，常温搅拌30分钟，加入5摩尔/升的氢氧化钠溶液，将溶液的pH值调制7，将上述溶液装入50毫升的聚四氟乙烯的反应釜中，然后放入150℃的马弗炉中煅烧5小时。将煅烧后的样品进行多次过滤、洗涤后放入马弗炉中300℃煅烧5小时，得到目标催化剂。
本发明的优点是：1、本发明的材料制备是采用水热法，其操作简单、生产成本低廉、产率较高，纯度也很高以及重复性好，适合扩大化生产的要求；2、本发明的材料热稳定性好，而且耐酸、耐碱性强；3、本发明所得到的催化剂具有较好的光催化降解罗丹明B的效果。
附图说明
图1为本发明的催化剂材料与纯钼酸铋的X射线粉末衍射图。
图2为本发明的催化剂和纯钼酸铋在可见光诱导下光降解效果的比较图。
具体实施方式
本发明的催化剂材料的合成：
先将0.005摩尔的硝酸铋分散均匀到30毫升去离子水中，然后将5毫升0.5摩尔/升的钼酸铵溶液缓慢加入到上述的水溶液中，搅拌均匀得到A溶液。将0.5毫摩尔的的钛酸丁酯加入5毫升的乙醇，充分搅拌均匀，得到溶液B。然后将B溶液缓慢倒如A中，常温搅拌30分钟，加入5摩尔/升的氢氧化钠溶液，将溶液的pH值调制7，然后将上述溶液装入50毫升的聚四氟乙烯的反应釜中，然后放入150℃的马弗炉中煅烧5小时。将煅烧后的样品进行多次过滤、洗涤后放入马弗炉中300℃煅烧5小时，得到目标催化剂。
如图1、图2所示，经X射线粉末衍射测试表明，本发明的催化剂的衍射图与纯的钼酸铋基本一致，而且衍射图中没有出现二氧化钛的峰，这可说明本发明的催化剂材料不是钼酸铋和二氧化钛的混合物。另外拉曼光谱测试表明中其谱图中没有发现明显的二氧化钛的峰。X射线荧光测试表明本发明的催化剂材料中二氧化钛的含量为10%（摩尔比）。因此结合以上测试可证明本发明的催化剂材料是由摩尔比为10%的二氧化钛负载在钼酸铋形成的新材料。在可见光的条件下，0.1克本发明的催化剂可以将100毫升的10-5摩尔/升的罗丹明B在2小时完全降解。本发明的材料制备是采用水热法，其操作简单、生产成本低廉、合成的产率较高，纯度也很高以及重复性好，适合扩大化生产的要求；本发明的材料热稳定性好，而且耐酸、耐碱性强；本发明所得到的材料具有较好的光催化降解有机物效果，为以后的光降解污水中的有机污染物提供新材料源泉。

Claims (2)

1.一种光催化降解罗丹明B的催化剂，其特征是由摩尔比为10%的二氧化钛负载在钼酸铋得到的，在可见光的诱导下，对罗丹明B具有很好的降解效果。
2.一种权利要求1所述的一种光催化降解罗丹明B的催化剂的制备方法，其特征是: 先将0.005摩尔的硝酸铋分散均匀到30毫升去离子水中，然后将5毫升0.5摩尔/升的钼酸铵溶液缓慢加入到上述的水溶液中，搅拌均匀得到A溶液，将0.5毫摩尔的的钛酸丁酯加入5毫升的乙醇，充分搅拌均匀，得到溶液B，然后将B溶液缓慢倒如A中，常温搅拌30分钟，加入5摩尔/升的氢氧化钠溶液，将溶液的pH值调制7，将上述溶液装入50毫升的聚四氟乙烯的反应釜中，然后放入150℃的马弗炉中煅烧5小时，将煅烧后的样品进行多次过滤、洗涤后放入马弗炉中300℃煅烧5小时，得到目标催化剂。
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