CN102423717B - 一种高效降解有机染料光催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效降解有机染料光催化剂，其制备方法包括以下步骤：首先，将1.2mL的钛酸四丁酯溶解于无水乙醇溶液中，然后称取0.4～0.6g介孔分子筛SBA-15，加入到上述溶液中；再将0.0082～0.066g硝酸铋在10～20mL纯水中溶解得到固液混合物；然后将前两步的溶液混合，滴加8.0～16.0mL柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的混合液，得含Bi的乳状物；最后将乳状物用无水乙醇抽滤洗涤，干燥，焙烧，即得Bi-TiO2/SBA-15光催化剂；以上步骤中，钛酸四丁酯、无水乙醇、柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂均为分析纯。本发明得到的产品纯度高、吸附性能好、光降解效率高；本发明原材料价格便宜、工艺简单且设备简单，是一种非常具有开发潜力的新型吸附材料。

Description

一种高效降解有机染料光催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及光催化剂，具体涉及一种高效降解有机染料光催化剂及其制备方法。
背景技术
随着工业技术现代化程度的提高，人类在享受迅速发展的科技所带来的舒适与方便的同时，也承受着盲目和短视造成的生存环境不断恶化的灾难。环境污染的潜在影响严重地威胁着人类的继续繁衍和生存。污水处理和空气净化因此成为各国科研工作者重要的研究内容。如何有效地去除在工业废水中的表面活性剂、染料、重金属离子等有毒物质，大气中的有机废气和有毒气体，成为各研究领域的热门话题。
自从Fujishima提出TiO2具有光催化效应之后，TiO2就作为一种重要的功能材料开始被人们研究。TiO2光催化技术是一种新型高效的废水处理技术，具有氧化能力强、反应条件温和、设备简单、易于控制、无二次污染等优点，其在生物难降解废水治理及生活用水深度处理等方面有很广阔的应用前景。虽然TiO2有上述优点，但是也存在不足，主要表现在三个方面。第一，由于TiO2的带隙约为3.2eV，只能吸收波长小于385nm的紫外光，使得TiO2对太阳光的利用效率极低。第二，光生载流子(电子和空穴)的复合率高，导致量子效率降低，影响光催化效率。第三，悬浮体系中TiO2纳米粉容易发生团聚、失活，反应结束后回收较为困难，难以循环使用。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高效降解有机染料光催化剂及其制备方法，制备出的光催化剂TiO2高度分散，可有效防止TiO2粉末团聚失活，并且易于分离、回收利用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高效降解有机染料光催化剂，结构表达式为Bi-TiO2/SBA-15，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将1.2mL的钛酸四丁酯溶解于无水乙醇溶液中，然后称取0.4～0.6g介孔分子筛SBA-15，加入到上述溶液中，得含有TiO2/SBA-15的混合溶液，其中钛酸四丁酯与无水乙醇溶液的体积比为1∶(2.0～3.3)；
第二步，将0.0082～0.066g硝酸铋在10～20mL纯水中溶解得到含有Bi的固液混合物；
第三步，将步骤二制备的固液混合物加入到步骤一制备的混合溶液中，滴加8.0～16.0mL柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的混合液，得含Bi的乳状物，其中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的体积比为(30～60)∶(40～60)∶1；
第四步，将步骤三所得的乳状物用无水乙醇抽滤洗涤3～5次，然后置于温度为80～100℃条件下干燥20～24h，再在温度为500～580℃条件下焙烧3～6h，即得Bi-TiO2/SBA-15光催化剂；
以上步骤中，钛酸四丁酯、无水乙醇、柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂均为分析纯。
所述第一步中钛酸四丁酯加入到无水乙醇溶液后，在搅拌速率为400～500r/min的条件下搅拌0.5～1h，加入介孔分子筛SBA-15后，在搅拌速率为500～600r/min的条件下搅拌0.5～1h，溶解效果更佳，目的是使溶液中钛酸四丁酯分子能够吸附到SBA-15的孔道和表面上。
所述第二步中硝酸铋与第一步中的钛酸四丁酯满足Bi与Ti的原子百分比为(0.5～4.0)∶100，配置效果更好。
所述第二步中加入硝酸铋后在搅拌速率为200～500r/min的条件下搅拌0.3～0.5h，溶解效果更佳。
所述第二步中还加入硝酸，纯水与加入的硝酸的体积比为(40～60)∶1，以抑制硝酸铋的水解。
所述第三步中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂是在搅拌速率为400～600r/min的条件下滴加的，反应效果更佳，柠檬酸是络合剂，而PEG-200则有助于使Bi(NO3)3分子能够更好地固定在SBA-15的孔道内。
所述第三步中乳化剂为OP-10。
所述第四步中置于温度为85～95℃条件下干燥21～23h，在温度为520～550℃条件下焙烧4～5h，制备成型效果更佳。
所述第四步中用无水乙醇抽滤洗涤是为了保证洗去被SBA-15物理吸附的钛酸四丁酯，确保负载量。
本发明得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化剂为白色粉末。
本发明优点：一、高效降解有机染料光催化剂Bi-TiO2/SBA-15的合成，在TiO2半导体中引入充满s2电子构型的金属离子，这种ns轨道由于可与O2p轨道发生部分重叠而在半导体中形成价带的顶端，既可降低禁带宽度以实现对更多可见光的吸收，又能增加价带的宽度进而有利于提高空穴的移动性，提高对太阳能的利用效率；二、利用SBA-15规整的孔道结构和较高的比表面积和较大的孔径等特点，可以有效地将TiO2固定在SBA-15上，制备出高度分散的TiO2，有效防止TiO2粉末团聚失活，并且易于分离、回收利用。
本发明得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化剂中，TiO2的结晶度好、粒度分布窄，且SBA-15的介孔结构并未被破坏。
本发明得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化剂经测得，BET比表面积为555.6～509.4m2/g，平均孔体积为0.540～0.510cm3/g，平均孔径为6.068～5.847nm，TiO2粒径为5.56～7.97nm。TiO2的颗粒大小被有效地控制在了10nm以下。
本发明得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化剂纯度高(可达99.0％以上)，吸附性能为现有TiO2光催化剂的2倍以上，在可见光照射下光降解效率高(经测得，完全降解罗丹明B光降解率可提高53％～68％)。本发明原材料价格便宜、工艺简单且设备简单。
附图说明
图1为不同的TiO2负载量的TiO2/SBA-15的小角XRD图，图中a曲线为SBA-15的XRD曲线，b曲线为Bi-TiO2/SBA-15(0.5％)的小角XRD曲线，c曲线为Bi-TiO2/SBA-15(1.0％)的小角XRD曲线，d曲线为Bi-TiO2/SBA-15(2.0％)的小角XRD曲线，e曲线为Bi-TiO2/SBA-15(4.0％)的小角XRD曲线。
图2为不同负载量的Bi-TiO2/SBA-15的广角XRD图，图中a曲线为Bi2O3的广角XRD曲线，b曲线为TiO2的广角XRD曲线，c曲线为Bi-TiO2/SBA-15(4.0％)的广角XRD曲线，d曲线为Bi-TiO2/SBA-15(2.0％)的广角XRD曲线，e曲线为Bi-TiO2/SBA-15(1.0％)的广角XRD曲线，f曲线为Bi-TiO2/SBA-15(0.5％)的广角XRD曲线。
图3是为不同负载量的Bi-TiO2/SBA-15光降解RhB曲线，图中a曲线为纯Bi2O3的光降解RhB曲线，b曲线为纯TiO2的光降解RhB曲线，c曲线为Bi-TiO2/SBA-15(0.5％)的光降解RhB曲线，d曲线为Bi-TiO2/SBA-15(1.0％)的光降解RhB曲线，e曲线为Bi-TiO2/SBA-15(2.0％)的光降解RhB曲线，f曲线为Bi-TiO2/SBA-15(4.0％)的光降解RhB曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例一
一种高效降解有机染料光催化剂，结构表达式为Bi-TiO2/SBA-15，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将1.2mL的钛酸四丁酯溶解于无水乙醇溶液中，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌1h溶解，然后称取0.4g介孔分子筛SBA-15，加入到上述溶液中，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌1h，得含有TiO2/SBA-15的混合溶液，其中钛酸四丁酯与无水乙醇溶液的体积比为1∶2.0；
第二步，将0.0082g硝酸铋在10mL纯水中，在搅拌速率为200r/min的条件下搅拌0.5h溶解，得到含有Bi的固液混合物；
第三步，将步骤二制备的固液混合物加入到步骤一制备的混合溶液中，在搅拌速率为400r/min的条件下滴加16.0mL柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的混合液，得含Bi的乳状物，其中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的体积比为60∶40∶1；
第四步，将步骤三所得的乳状物用无水乙醇抽滤洗涤3次，然后置于温度为80℃条件下干燥24h，再在温度为500℃条件下焙烧6h，即得Bi-TiO2/SBA-15光催化剂；
以上步骤中，钛酸四丁酯、无水乙醇、柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂均为分析纯。
实施例二
一种高效降解有机染料光催化剂，结构表达式为Bi-TiO2/SBA-15，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将1.2mL的钛酸四丁酯溶解于无水乙醇溶液中，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌0.5～1h溶解，然后称取0.6g介孔分子筛SBA-15，加入到上述溶液中，在搅拌速率为600r/min的条件下搅拌0.5～1h，得含有TiO2/SBA-15的混合溶液，其中钛酸四丁酯与无水乙醇溶液的体积比为1∶3.3；
第二步，将0.0082g硝酸铋在20mL纯水中，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌0.3h溶解，同时加入硝酸，纯水与加入的硝酸的体积比为60∶1，以抑制硝酸铋的水解，得到含有Bi的固液混合物；
第三步，将步骤二制备的固液混合物加入到步骤一制备的混合溶液中，在搅拌速率为600r/min的条件下滴加8.0mL柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的混合液，得含Bi的乳状物，其中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的体积比为60∶40∶1；
第四步，将步骤三所得的乳状物用无水乙醇抽滤洗涤5次，然后置于温度为100℃条件下干燥20h，再在温度为500℃条件下焙烧3h，即得Bi-TiO2/SBA-15光催化剂；
以上步骤中，钛酸四丁酯、无水乙醇、柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂均为分析纯。
实施例三
一种高效降解有机染料光催化剂，结构表达式为Bi-TiO2/SBA-15，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将1.2mL的钛酸四丁酯溶解于无水乙醇溶液中，在搅拌速率为450r/min的条件下搅拌0.8h溶解，然后称取0.5g介孔分子筛SBA-15，加入到上述溶液中，在搅拌速率为550r/min的条件下搅拌0.58h，得含有TiO2/SBA-15的混合溶液，其中钛酸四丁酯与无水乙醇溶液的体积比为1∶3；
第二步，将0.016g硝酸铋在15mL纯水中，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌0.35h溶解，同时加入硝酸，纯水与加入的硝酸的体积比为50∶1，以抑制硝酸铋的水解，得到含有Bi的固液混合物；
第三步，将步骤二制备的固液混合物加入到步骤一制备的混合溶液中，在搅拌速率为500r/min的条件下滴加12.0mL柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的混合液，得含Bi的乳状物，其中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的体积比为30∶50∶1；
第四步，将步骤三所得的乳状物用无水乙醇抽滤洗涤4次，然后置于温度为85℃条件下干燥23h，再在温度为520℃条件下焙烧5h，即得Bi-TiO2/SBA-15光催化剂；
以上步骤中，钛酸四丁酯、无水乙醇、柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂均为分析纯。
实施例四
一种高效降解有机染料光催化剂，结构表达式为Bi-TiO2/SBA-15，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将1.2mL的钛酸四丁酯溶解于无水乙醇溶液中，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌1h溶解，然后称取0.5g介孔分子筛SBA-15，加入到上述溶液中，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌0.6h，得含有TiO2/SBA-15的混合溶液，其中钛酸四丁酯与无水乙醇溶液的体积比为1∶2.8；
第二步，将0.036g硝酸铋在20mL纯水中，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌0.3h溶解，同时加入硝酸，纯水与加入的硝酸的体积比为50∶1，以抑制硝酸铋的水解，得到含有Bi的固液混合物；
第三步，将步骤二制备的固液混合物加入到步骤一制备的混合溶液中，在搅拌速率为500r/min的条件下滴加10.0mL柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的混合液，得含Bi的乳状物，其中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的体积比为60∶60∶1；
第四步，将步骤三所得的乳状物用无水乙醇抽滤洗涤5次，然后置于温度为95℃条件下干燥21h，再在温度为550℃条件下焙烧4h，即得Bi-TiO2/SBA-15光催化剂；
以上步骤中，钛酸四丁酯、无水乙醇、柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂均为分析纯。
实施例五
一种高效降解有机染料光催化剂，结构表达式为Bi-TiO2/SBA-15，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将1.2mL的钛酸四丁酯溶解于无水乙醇溶液中，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌0.5h溶解，然后称取0.55g介孔分子筛SBA-15，加入到上述溶液中，在搅拌速率为600r/min的条件下搅拌0.5h，得含有TiO2/SBA-15的混合溶液，其中钛酸四丁酯与无水乙醇溶液的体积比为1∶2.5；
第二步，将0.045g硝酸铋在16mL纯水中，在搅拌速率为300r/min的条件下搅拌0.4h溶解，同时加入硝酸，纯水与加入的硝酸的体积比为40∶1，以抑制硝酸铋的水解，得到含有Bi的固液混合物；
第三步，将步骤二制备的固液混合物加入到步骤一制备的混合溶液中，在搅拌速率为600r/min的条件下滴加8.0mL柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的混合液，得含Bi的乳状物，其中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的体积比为30∶50∶1；
第四步，将步骤三所得的乳状物用无水乙醇抽滤洗涤5次，然后置于温度为90℃条件下干燥20h，再在温度为550℃条件下焙烧3h，即得Bi-TiO2/SBA-15光催化剂；
以上步骤中，钛酸四丁酯、无水乙醇、柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂均为分析纯。
实施例六
一种高效降解有机染料光催化剂，结构表达式为Bi-TiO2/SBA-15，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将1.2mL的钛酸四丁酯溶解于无水乙醇溶液中，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌0.8h溶解，然后称取0.55g介孔分子筛SBA-15，加入到上述溶液中，在搅拌速率为600r/min的条件下搅拌0.8h，得含有TiO2/SBA-15的混合溶液，其中钛酸四丁酯与无水乙醇溶液的体积比为1∶3.3；
第二步，将0.05g硝酸铋在18mL纯水中，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌0.3h溶解，同时加入硝酸，纯水与加入的硝酸的体积比为45∶1，以抑制硝酸铋的水解，得到含有Bi的固液混合物；
第三步，将步骤二制备的固液混合物加入到步骤一制备的混合溶液中，在搅拌速率为600r/min的条件下滴加11.0mL柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的混合液，得含Bi的乳状物，其中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的体积比为40∶50∶1；
第四步，将步骤三所得的乳状物用无水乙醇抽滤洗涤5次，然后置于温度为100℃条件下干燥20h，再在温度为500℃条件下焙烧3h，即得Bi-TiO2/SBA-15光催化剂；
以上步骤中，钛酸四丁酯、无水乙醇、柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂均为分析纯。
实施例七
一种高效降解有机染料光催化剂，结构表达式为Bi-TiO2/SBA-15，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将1.2mL的钛酸四丁酯溶解于无水乙醇溶液中，在搅拌速率为450r/min的条件下搅拌0.5h溶解，然后称取0.5g介孔分子筛SBA-15，加入到上述溶液中，在搅拌速率为600r/min的条件下搅拌0.5h，得含有TiO2/SBA-15的混合溶液，其中钛酸四丁酯与无水乙醇溶液的体积比为1∶3；
第二步，将0.0082g硝酸铋在18mL纯水中，在搅拌速率为350r/min的条件下搅拌0.4h溶解，同时加入硝酸，纯水与加入的硝酸的体积比为45∶1，以抑制硝酸铋的水解，得到含有Bi的固液混合物；
第三步，将步骤二制备的固液混合物加入到步骤一制备的混合溶液中，在搅拌速率为600r/min的条件下滴加9.5mL柠檬酸、聚乙二醇PEG-200和乳化剂OP-10的混合液，得含Bi的乳状物，其中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的体积比为40∶50∶1；
第四步，将步骤三所得的乳状物用无水乙醇抽滤洗涤4次，然后置于温度为80℃条件下干燥23h，再在温度为500℃条件下焙烧5h，即得Bi-TiO2/SBA-15光催化剂；
以上步骤中，钛酸四丁酯、无水乙醇、柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂均为分析纯。
本实施例得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化中Bi与Ti的原子百分比为0.5∶100；经测得，本实施方式得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化剂的BET比表面积为555.6m2/g，平均孔体积为0.540cm3/g，平均孔径为6.068nm。
实施例八
一种高效降解有机染料光催化剂，结构表达式为Bi-TiO2/SBA-15，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将1.2mL的钛酸四丁酯溶解于无水乙醇溶液中，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌0.6h溶解，然后称取0.5g介孔分子筛SBA-15，加入到上述溶液中，在搅拌速率为550r/min的条件下搅拌0.5h，得含有TiO2/SBA-15的混合溶液，其中钛酸四丁酯与无水乙醇溶液的体积比为1∶3；
第二步，将0.0268g硝酸铋在18mL纯水中，在搅拌速率为350r/min的条件下搅拌0.4h溶解，同时加入硝酸，纯水与加入的硝酸的体积比为50∶1，以抑制硝酸铋的水解，得到含有Bi的固液混合物；
第三步，将步骤二制备的固液混合物加入到步骤一制备的混合溶液中，在搅拌速率为600r/min的条件下滴加11.5mL柠檬酸、聚乙二醇PEG-200和乳化剂OP-10的混合液，得含Bi的乳状物，其中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的体积比为40∶40∶1；
第四步，将步骤三所得的乳状物用无水乙醇抽滤洗涤4次，然后置于温度为80℃条件下干燥23h，再在温度为500℃条件下焙烧5h，即得Bi-TiO2/SBA-15光催化剂；
以上步骤中，钛酸四丁酯、无水乙醇、柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂均为分析纯。
本实施例得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化中Bi与Ti的原子百分比为1.0∶100；经测得，本实施方式得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化剂的BET比表面积为542.8m2/g，平均孔体积为0.529cm3/g，平均孔径为5.973nm。
实施例九
一种高效降解有机染料光催化剂，结构表达式为Bi-TiO2/SBA-15，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将1.2mL的钛酸四丁酯溶解于无水乙醇溶液中，在搅拌速率为450r/min的条件下搅拌0.6h溶解，然后称取0.5g介孔分子筛SBA-15，加入到上述溶液中，在搅拌速率为550r/min的条件下搅拌0.5h，得含有TiO2/SBA-15的混合溶液，其中钛酸四丁酯与无水乙醇溶液的体积比为1∶3；
第二步，将0.0453g硝酸铋在20mL纯水中，在搅拌速率为350r/min的条件下搅拌0.4h溶解，同时加入硝酸，纯水与加入的硝酸的体积比为50∶1，以抑制硝酸铋的水解，得到含有Bi的固液混合物；
第三步，将步骤二制备的固液混合物加入到步骤一制备的混合溶液中，在搅拌速率为600r/min的条件下滴加14.5mL柠檬酸、聚乙二醇PEG-200和乳化剂OP-10的混合液，得含Bi的乳状物，其中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的体积比为40∶40∶1；
第四步，将步骤三所得的乳状物用无水乙醇抽滤洗涤4次，然后置于温度为100℃条件下干燥20h，再在温度为550℃条件下焙烧5h，即得Bi-TiO2/SBA-15光催化剂；
以上步骤中，钛酸四丁酯、无水乙醇、柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂均为分析纯。
本实施例得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化中Bi与Ti的原子百分比为2.0∶100；经测得，本实施方式得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化剂的BET比表面积为527.7m2/g，平均孔体积为0.518cm3/g，平均孔径为5.882nm。
实施例十
一种高效降解有机染料光催化剂，结构表达式为Bi-TiO2/SBA-15，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将1.2mL的钛酸四丁酯溶解于无水乙醇溶液中，在搅拌速率为460r/min的条件下搅拌0.5h溶解，然后称取0.5g介孔分子筛SBA-15，加入到上述溶液中，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌0.5h，得含有TiO2/SBA-15的混合溶液，其中钛酸四丁酯与无水乙醇溶液的体积比为1∶3；
第二步，将0.0066g硝酸铋在20mL纯水中，在搅拌速率为350r/min的条件下搅拌0.4h溶解，同时加入硝酸，纯水与加入的硝酸的体积比为50∶1，以抑制硝酸铋的水解，得到含有Bi的固液混合物；
第三步，将步骤二制备的固液混合物加入到步骤一制备的混合溶液中，在搅拌速率为600r/min的条件下滴加16mL柠檬酸、聚乙二醇PEG-200和乳化剂OP-10的混合液，得含Bi的乳状物，其中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的体积比为40∶60∶1；
第四步，将步骤三所得的乳状物用无水乙醇抽滤洗涤4次，然后置于温度为100℃条件下干燥24h，再在温度为550℃条件下焙烧6h，即得Bi-TiO2/SBA-15光催化剂；
以上步骤中，钛酸四丁酯、无水乙醇、柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂均为分析纯。
本实施例得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化中Bi与Ti的原子百分比为4.0∶100；经测得，本实施方式得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化剂的BET比表面积为509.4m2/g，平均孔体积为0.510cm3/g，平均孔径为5.847nm。
将本实施例得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化剂应用于罗丹明B的光降解中，以确定其光催化活性。(1)取浓度为10mg/L、100ml的罗丹明B溶液，加入0.05g本实施方式得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化剂后，在无光照的条件下，暗反应30min，当溶液的吸光度不再变化时，则证明溶液已经达到吸附平衡；(2)将罗丹明B溶液转移到光反应容器中，光源(300W的氙灯)垂直于溶液表面，距离20cm；每隔15min取5ml溶液，离心操作后取上清溶液，进行吸光度的测试，通过罗丹明B溶液的浓度的减小，以及光照前后的浓度变化来确定本实施方式得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化剂的光催化活性。
通过图1可知Bi和TiO2的负载并没有损坏SBA-15的介孔结构，只是随着负载量的增加，SBA-15结构的有序度有所下降。
通过图2可以看出Bi-TiO2/SBA-15与SBA-15的XRD基本一致，只在25°附近出现一个宽峰，表明Bi2O3和TiO2粒径较小，且高度地分散于SBA-15的孔道内。根据公式D＝κλ/βcosθ，可知TiO2的颗粒大小已经被控制在10nm以下。
通过图3看出采用本发明的方法制备得到的Bi-TiO2/SBA-15光催化剂比工业上使用的TiO2纳米颗粒、Bi2O3和传统方法合成的TiO2/SBA-15，均具有更好的光催化活性，在可见光下，其降解率可提高53％～68％。

Claims (10)

1.一种降解有机染料光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，将1.2mL的钛酸四丁酯溶解于无水乙醇溶液中，然后称取0.4～0.6g介孔分子筛SBA-15，加入到上述溶液中，得含有TiO2/SBA-15的混合溶液，其中钛酸四丁酯与无水乙醇溶液的体积比为1:(2.0～3.3)；
第二步，将0.0082～0.066g硝酸铋在10～20mL纯水中溶解得到含有Bi的固液混合物；
第三步，将步骤二制备的固液混合物加入到步骤一制备的混合溶液中，滴加8.0～16.0mL柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的混合液，得含Bi的乳状物，其中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂的体积比为(30～60):(40～60):1；
第四步，将步骤三所得的乳状物用无水乙醇抽滤洗涤3～5次，然后置于温度为80～100℃条件下干燥20～24h，再在温度为500～580℃条件下焙烧3～6h，即得Bi-TiO2/SBA-15光催化剂；
以上步骤中，钛酸四丁酯、无水乙醇、柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂均为分析纯。
2.根据权利要求1所述的一种降解有机染料光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一步中钛酸四丁酯加入到无水乙醇溶液后，在搅拌速率为400～500r/min的条件下搅拌0.5～1h，加入介孔分子筛SBA-15后，在搅拌速率为500～600r/min的条件下搅拌0.5～1h。
3.根据权利要求1所述的一种降解有机染料光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第二步中硝酸铋与第一步中的钛酸四丁酯满足Bi与Ti的原子百分比为(0.5～4.0):100。
4.根据权利要求1所述的一种降解有机染料光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第二步中加入硝酸铋后在搅拌速率为200～500r/min的条件下搅拌0.3～0.5h。
5.根据权利要求1所述的一种降解有机染料光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第二步中还加入硝酸，纯水与加入的硝酸的体积比为(40～60)：1。
6.根据权利要求1所述的一种降解有机染料光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第三步中柠檬酸、聚乙二醇和乳化剂是在搅拌速率为400～600r/min的条件下滴加的。
7.根据权利要求1或6所述的一种降解有机染料光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第三步中乳化剂为OP-10。
8.根据权利要求1所述的一种降解有机染料光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第四步中置于温度为85～95℃条件下干燥21～23h。
9.根据权利要求1所述的一种降解有机染料光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第四步中在温度为520～550℃条件下焙烧4～5h。
10.一种降解有机染料光催化剂，其特征在于，由权利要求1所述的方法制备而成，结构表达式为Bi-TiO2/SBA-15。
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