CN103787413A - 六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法及应用,涉及新型催化剂领域。所述制备方法,包括如下步骤:将五水合硝酸铋、含硫化合物溶于水,得到混合溶液;将所述混合溶液放入高压反应釜中,密封,在110℃~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,干燥,得到所述六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂。本发明六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法,简单易行、易于批量制备,得到的六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂,形貌新颖,为六角空心管状,催化活性较高,可以应用于催化有机污染物降解方面。
Description
技术领域
本发明涉及新型催化剂领域,具体涉及六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂及应用。
背景技术
全球化的环境与能源危机,促使全世界的科学家将视野集中于太阳能转化与利用研究。光催化剂的研究,最早始于20世纪70年代日本东京大学的教授Fujishima和Honda,他们发现TiO2单晶电极光照下不仅可以分解水,还能分解其他有害污染物。此后,光催化材料与技术的研究盛行起来。
相较于其他技术,光催化技术有如下优点1)降解彻底,无二次污染;2)催化剂容易回收;3)利用取值不尽太阳能作为能源,低能耗;4)反应速率快,没有传统废水处理技术的周期长等缺点。所以光催化氧化处理技术,是十分有应用前景的水处理方法,并日益成为污水处理领域的研究热点。
但是,现有光催化剂,例如TiO2,其催化性能还不能满足要求。
发明内容
本发明的目的是提供六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法,该方法简单易行、易于批量制备,得到的六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的形貌新颖,催化活性较高。
本发明的另一目的是提供六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂,形貌新颖,为六角空心管状,催化活性较高。
本发明的再一目的是提供六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂在催化有机污染物降解方面的应用。
本发明的目的采用如下技术方案实现。
六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法,包括如下步骤:将五水合硝酸铋、含硫化合物溶于水,得到混合溶液;将所述混合溶液放入高压反应釜中,密封,在110℃~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,干燥,得到所述六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂。
所述含硫化合物为无水亚硫酸钠。
所述五水合硝酸铋、含硫化合物的摩尔比为(0.9~2):1。
所述干燥温度为50~70℃,所述干燥时间为3~6小时。
本发明还提供上述方法制备的六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂及其在催化有机污染物降解方面的应用。
本发明提供六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法,简单易行、易于批量制备,制备过程中不使用任何模板剂或者表面活性剂,并且原料廉价易得。本发明六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂,形貌新颖,为六角空心管状,催化活性较高,可以应用于催化有机污染物降解方面。
附图说明
图1是材料1放大300倍的电镜(SEM)图像。
图2是材料1放大6000倍的电镜(SEM)图像。
图3是材料1的X射线电子衍射图像(XRD)。
图4是材料1催化罗丹明B降解的活性曲线图: A为普通商业TiO2; B为材料1;C0为罗丹眀B的初始浓度,C为经过全谱光照射一段时间后测量的罗丹眀B浓度值,t为罗丹明B浓度降到某个浓度所用时间。
具体实施方式
本发明中的室温是指10℃-30℃。
本发明高压反应釜的填充度为40%-60%。
实施例1
在烧杯中加入30mL的水,在搅拌条件下加入1mmol的五水合硝酸铋,搅拌30min;再加入0.9mmol的无水亚硫酸钠,搅拌1h,转移入50mL高压反应釜中。将高压反应釜密封,在110℃保持24小时,冷却至室温。将高压反应釜内溶液离心取沉淀,在50℃条件下干燥6小时,得到材料1。从材料1的X射线电子衍射图像(图3),可以看出材料1为纯相的Bi2O(OH)2SO4。从材料1的电镜图(图1和图2),可以看出材料1具有新颖的形貌,为六角空心管状。
实施例2
在烧杯中加入30mL的水,在搅拌条件下加入1.5mmol的五水合硝酸铋,搅拌30min;再加入1mmol的无水亚硫酸钠,搅拌1h,转移入50mL高压反应釜中。将高压反应釜密封,在150℃保持18小时,冷却至室温。将高压反应釜内溶液离心取沉淀,在60℃条件下干燥5小时,得到材料2。从材料2的X射线电子衍射图像,可以看出材料2为纯相的Bi2O(OH)2SO4。从材料2的电镜图,可以看出材料2具有新颖的形貌,为六角空心管状。
实施例3
在烧杯中加入30mL的水,在搅拌条件下加入2mmol的五水合硝酸铋,搅拌30min;再加入1mmol的无水硫酸钠,搅拌1h,转移入50mL高压反应釜中。将高压反应釜密封,在180℃保持12小时,冷却至室温。将高压反应釜内溶液离心取沉淀,在70℃条件下干燥3小时,得到材料3。从材料3的X射线电子衍射图像,可以看出材料3为纯相的Bi2O(OH)2SO4。从材料3的电镜图,可以看出材料3具有新颖的形貌,为六角空心管状。
实施例4 应用效果
根据Lambert–Beer定律,通过测量有机物特征吸收峰强度的变化,可以定量计算其浓度变化。当吸光物质相同、比色皿厚度相同时,可以用吸光度的变化直接表示溶液浓度的变化。因为罗丹眀B在553 nm处有一个特征吸收峰,所以可以利用吸光度的变化来衡量溶液中罗丹眀B的浓度变化。计算C/C0,绘制C/C0相对于时间的曲线,以表征光催化剂的催化活性,其中C0为罗丹眀B的初始浓度,C为经过全谱光照射一段时间后测量的罗丹眀B浓度值,t为罗丹明B浓度降到某个浓度所用时间。
具体对比实验如下:将材料1(实施例1制备)和普通商业TiO2(上海凌峰试剂,无定形)分别作为光催化剂,降解罗丹明B。称取0.1g材料1或普通商业TiO2加入200mL、浓度为10mg/L的罗丹明B溶液中,首先避光搅拌30min,然后在全谱光照下进行光催化反应,每隔十分钟取3mL反应液,离心分离后取上层清液,用分光光度计检测,绘制活性图(图4)。从图4可以看出,在全谱光照射下,材料1(实施例1制备)光催化活性显著优于普通商业TiO2,量子效率得到提高。
实施例2和3制备的材料1和2也具有与材料1相似的光催化性能。
Claims (6)
1.六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法,其特征在于包括如下步骤:将五水合硝酸铋、含硫化合物溶于水,得到混合溶液;将所述混合溶液放入高压反应釜中,密封,在110℃~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,干燥,得到所述六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂。
2.根据权利要求1所述六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法,其特征在于所述含硫化合物为无水亚硫酸钠。
3.根据权利要求2所述六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法,其特征在于所述五水合硝酸铋、含硫化合物的摩尔比为(0.9~2):1。
4.根据权利要求3所述所述六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法,其特征在于所述干燥温度为50~70℃,所述干燥时间为3~6小时。
5.一种权利要求1-4之一方法制备的六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂。
6.一种权利要求5所述六角空心管状Bi2O(OH)2SO4光催化剂在催化有机污染物降解方面的应用。
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