CN104028261B - 一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法 - Google Patents

一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104028261B
CN104028261B CN201410229902.2A CN201410229902A CN104028261B CN 104028261 B CN104028261 B CN 104028261B CN 201410229902 A CN201410229902 A CN 201410229902A CN 104028261 B CN104028261 B CN 104028261B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bitao
nanofiber
electrostatic spinning
solution
present
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410229902.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104028261A (zh
Inventor
余建
邹建平
罗胜联
何顺
包少魁
林明悦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang Hangkong University
Original Assignee
Nanchang Hangkong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang Hangkong University filed Critical Nanchang Hangkong University
Priority to CN201410229902.2A priority Critical patent/CN104028261B/zh
Publication of CN104028261A publication Critical patent/CN104028261A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104028261B publication Critical patent/CN104028261B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法,本发明先分别以简单的Ta2O5和Bi(NO3)3作为钽源和铋源，然后以柠檬酸、乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为络合剂得到纺丝液，最后进行高压静电纺丝得到初始PVP-BiTaO4纤维，再在900℃的马弗炉中煅烧得到最终的BiTaO4纳米纤维。本发明的优点是：1、本发明的催化剂是首次采用难溶的Ta2O5为钽源成功制备出了纤维状的BiTaO4光催化剂；2、本发明的催化剂具有较好的光催化降解有机污染物效果，在模拟太阳光下，纳米纤维的BiTaO4对亚甲基蓝的降解比普通的BiTaO4具有更高的催化降解效果，3、本发明提供的制备方法简单易行、生产成本低廉、纯度高，制备的BiTaO4纳米纤维比表面积高、热稳定性好、光学性能优良的催化剂。

Description

一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法
技术领域
本发明涉及一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法。
背景技术
光催化技术基于光催化剂在太阳光照射下具有其独特的氧化还原能力，被用于净化空气和水中的污染物。BiTaO4作为一种新型钙钛矿结构的光催化剂具有潜在的发展前景。目前合成BiTaO4的方法一般是传统的高温固相法和溶胶-凝胶法，但由于制备出来的产物粒径较大，比表面积小，局部不纯相，导致BiTaO4的光催化效果较低。因此，探索出一种比表面积大和光催化效果好的新型BiTaO4催化剂很有必要。
静电纺丝技术可制备出纳米尺寸的纤维材料，其装置简单，成本低廉，是一种工艺环保制备纳米纤维催化剂材料的有效方法。用静电纺丝法制备的纳米纤维具有较大的比表面积、表面能和表面活性。这种方法最关键的环节在于纺丝液的配制，由于制备BiTaO4所用廉价的钽源Ta2O5极难溶解，而且铋源Bi(NO3)3也非常容易水解产生沉淀，所以导致BiTaO4的纺丝液难以配制。此外，即使在合适的静电纺丝条件下静电纺丝得到了BiTaO4的初生纤维，但在高温条件下煅烧后也得不到纤维形貌的BiTaO4。本发明找出了一种很好的溶钽方法，采用了合适的静电纺丝条件，成功制备出BiTaO4纳米纤维光催化剂，有效的解决了上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法，为光催化降解有机污染物提供了一种更高效的材料,本发明的材料制备是采用静电纺丝法，其操作简单、生产成本低廉、产品纯度高，是一种工艺环保制备纳米纤维催化剂材料的有效方法。
本发明是这样来实现的，一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法，其特征在于方法步骤如下：
（1）Ta(OH)5前驱体的制备：先称取1.101毫摩尔Ta2O5溶于10毫升HF中，在水浴锅中水浴10小时；然后向上述溶液中逐滴加入浓氨水至过量，产生的白色沉淀陈化2~3次；抽滤得到Ta(OH)5前驱体。
（2）纺丝液的制备：先称取8.812毫摩尔柠檬酸溶于13毫升的去离子水中，然后向其中加入步骤（1）中所得的Ta(OH)5前驱体，再缓慢滴加2毫升30%过氧化氢，在水浴锅中充分搅拌直至溶液变澄清；然后再称取2.203毫摩尔Bi(NO3)3溶于3毫升乙二醇中，并加入到上述澄清液中，然后将温度降至常温充分搅拌1小时；最后缓慢加入5~10克聚乙烯吡咯烷酮（PVP）调节溶液黏度至2000~4000mPa·S，充分搅拌静置得到纺丝液。
（3）初始PVP-BiTaO4纤维的制备：将步骤（2）中的纺丝液灌入10毫升注射器中，将注射器倒置固定，静置10小时以排除气泡；然后安装静电纺丝装置，采用内径为0.5毫米的不锈钢针头，针头接电源的正极，锡箔作为收集装置接电源的负极，施加16~20千伏的电压，纺丝液推进速度为0.1毫升/小时~0.3毫升/小时，针头至收集装置的距离为18~25厘米；静电纺丝得到初始的PVP-BiTaO4纤维。
（4）BiTaO4纳米纤维的制备：将步骤（3）中的初始PVP-BiTaO4纤维先在350℃的马弗炉中预煅烧5小时，再在900℃马弗炉中煅烧10小时，得到BiTaO4纳米纤维。
本发明的优点是：1、本发明的催化剂是首次采用难溶的Ta2O5为钽源成功制备出了纤维状的BiTaO4光催化剂；2、本发明的催化剂具有较好的光催化降解有机污染物效果，在模拟太阳光下，纳米纤维的BiTaO4对亚甲基蓝的降解比普通的BiTaO4具有更高的催化降解效果。3、本发明提供的制备方法简单易行、生产成本低廉、纯度高，所制备出来的BiTaO4纳米纤维是一种比表面积高、热稳定性好、光学性能优良的催化剂，在环境功能材料、污水处理、光催化等领域具有潜在的应用前景。
附图说明
图1为本发明的静电纺丝BiTaO4催化剂与普通溶胶-凝胶法合成的BiTaO4催化剂的X射线粉末衍射对比图。
图2为本发明的静电纺丝BiTaO4催化剂的扫描电镜（SEM）图。
图3为本发明的静电纺丝BiTaO4催化剂与普通溶胶-凝胶法合成的BiTaO4催化剂在模拟太阳光下降解亚甲基蓝的效果比较图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
本发明的催化剂材料的合成：
（1）Ta(OH)5前驱体的制备：先称取1.101毫摩尔Ta2O5溶于10毫升HF中，在水浴锅中水浴10小时。然后向上述溶液中逐滴加入浓氨水至过量，产生的白色沉淀陈化2~3次。抽滤得到Ta(OH)5前驱体。
（2）纺丝液的制备：先称取8.812毫摩尔柠檬酸溶于13毫升的去离子水中，然后向其中加入步骤（1）中所得的Ta(OH)5前驱体，再缓慢滴加2毫升30%过氧化氢，在水浴锅中充分搅拌直至溶液变澄清。然后再称取2.203毫摩尔Bi(NO3)3溶于3毫升乙二醇中，并加入到上述澄清液中。并用移液枪滴加400微升的浓硝酸得到澄清溶液。然后将温度降至常温充分搅拌1小时。最后缓慢加入5~10克聚乙烯吡咯烷酮（PVP）调节溶液黏度至2000~4000mPa·S，充分搅拌静置得到纺丝液。
（3）初始PVP-BiTaO4纤维的制备：将步骤（2）中的纺丝液灌入10毫升注射器中，将注射器倒置固定，静置10小时以排除气泡。然后安装静电纺丝装置，采用内径为0.5毫米的不锈钢针头，针头接电源的正极，锡箔作为收集装置接电源的负极，施加16~20千伏的电压，纺丝液推进速度为0.1毫升/小时~0.3毫升/小时，针头至收集装置的距离为18~25厘米。静电纺丝得到初始的PVP-BiTaO4纤维。
（4）BiTaO4纳米纤维的制备：将步骤（3）中的初始PVP-BiTaO4纤维先在350℃的马弗炉中预煅烧5小时，再在900℃马弗炉中煅烧10小时，得到BiTaO4纳米纤维。
如图1所示，本发明的静电纺丝BiTaO4催化剂与普通溶胶-凝胶法合成的BiTaO4催化剂的X射线粉末衍射图一致，而且都与BiTaO4的标准卡片（JCPDSNO.00-016-0906）完全对上，说明本发明成功制备出了纯相的BiTaO4催化剂。能谱分析表明合成的催化剂只含有Bi、Ta、O三种元素。另外结合图2可以看出，本发明的静电纺丝BiTaO4催化剂的形貌为纳米纤维状，纳米纤维的平均直径约为200纳米，说明本发明成功制备出了BiTaO4纳米纤维光催化剂。最后从图3可以看出，在模拟太阳光的条件下，0.1克的催化剂体系可以将100毫升的10毫克/升的亚甲基蓝在150分钟内几乎完全降解，而且静电纺丝制备的纳米纤维BiTaO4光催化剂比普通的BiTaO4光催化剂具有更好的降解效果。
本发明的催化剂是首次采用难溶的Ta2O5为钽源成功制备出了纤维状的BiTaO4光催化剂；本发明的催化剂具有较好的光催化降解有机污染物效果，在模拟太阳光下，纳米纤维的BiTaO4对亚甲基蓝的降解比普通的BiTaO4具有更高的催化降解效果。本发明提供的制备方法简单易行、生产成本低廉、纯度高，所制备出来的BiTaO4纳米纤维是一种比表面积高、热稳定性好、光学性能优良的催化剂，在环境功能材料、污水处理、光催化等领域具有潜在的应用前景。

Claims (3)

1.一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法，其特征在于方法步骤如下：
（1）Ta(OH)5前驱体的制备：先称取1.101毫摩尔Ta2O5溶于10毫升HF中，在水浴锅中水浴10小时；然后向上述溶液中逐滴加入浓氨水至过量，产生的白色沉淀陈化2~3次；抽滤得到Ta(OH)5前驱体；
（2）纺丝液的制备：先称取8.812毫摩尔柠檬酸溶于13毫升的去离子水中，然后向其中加入步骤（1）中所得的Ta(OH)5前驱体，再缓慢滴加2毫升30%过氧化氢，在水浴锅中充分搅拌直至溶液变澄清；然后再称取2.203毫摩尔Bi(NO3)3溶于3毫升乙二醇中，并加入到上述澄清液中，然后将温度降至常温充分搅拌1小时；最后缓慢加入5~10克聚乙烯吡咯烷酮（PVP）调节溶液黏度至2000~4000mPa·S，充分搅拌静置得到纺丝液；
（3）初始PVP-BiTaO4纤维的制备：将步骤（2）中的纺丝液灌入10毫升注射器中，将注射器倒置固定，静置10小时以排除气泡；然后安装静电纺丝装置，采用内径为0.5毫米的不锈钢针头，静电纺丝得到初始的PVP-BiTaO4纤维；
（4）BiTaO4纳米纤维的制备：将步骤（3）中的初始PVP-BiTaO4纤维先在350℃的马弗炉中预煅烧5小时，再在900℃马弗炉中煅烧10小时，得到BiTaO4纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法，其特征在于：所述步骤（2）所用的柠檬酸和溶液中金属离子的摩尔比为4:1。
3.根据权利要求1所述的一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法，其特征在于：所述步骤（3）的静电纺丝合成条件为：温度为25℃，相对湿度为60%，电压为16~20千伏，推进速度为0.1毫升/小时~0.3毫升/小时，针头至收集装置的距离为18~25厘米。
CN201410229902.2A 2014-05-28 2014-05-28 一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法 Expired - Fee Related CN104028261B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410229902.2A CN104028261B (zh) 2014-05-28 2014-05-28 一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410229902.2A CN104028261B (zh) 2014-05-28 2014-05-28 一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104028261A CN104028261A (zh) 2014-09-10
CN104028261B true CN104028261B (zh) 2015-12-30

Family

ID=51459395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410229902.2A Expired - Fee Related CN104028261B (zh) 2014-05-28 2014-05-28 一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104028261B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104607176A (zh) * 2015-01-05 2015-05-13 江苏科技大学 纳米钽酸铋光催化剂的制备方法及其光催化降解有机污染物的应用
CN111393163B (zh) * 2020-03-23 2023-06-30 景德镇陶瓷大学 一种钙钛矿阳极材料及其制备方法和应用
CN113441126A (zh) * 2021-06-11 2021-09-28 南方科技大学 一种涂敷于磁性微型机器人的压电光催化剂的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101862649A (zh) * 2010-03-23 2010-10-20 中南民族大学 一种单相钛酸铋纳米材料的制备方法和应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006000781A (ja) * 2004-06-18 2006-01-05 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 高効率環境浄化用光触媒

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101862649A (zh) * 2010-03-23 2010-10-20 中南民族大学 一种单相钛酸铋纳米材料的制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Preparation BiTaO4 by Precipitation Method and Its Visible-light Photocatalytic Activity;Jingjiao Zhang等;《Applied Mechanics and Materials》;20120514;第178-181卷;第535-538页 *
钽基多孔纳米纤维的设计、调控及光催化制氢性能;陈敏;《武汉理工大学硕士学位论文》;20121231;正文第1-54页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104028261A (zh) 2014-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hou et al. Fabrication and luminescence properties of one-dimensional CaMoO4: Ln3+ (Ln= Eu, Tb, Dy) nanofibers via electrospinning process
Zhang et al. Self-assembled 3-D architectures of BiOBr as a visible light-driven photocatalyst
Teng et al. Photocatalytic performances of Ag3PO4 polypods for degradation of dye pollutant under natural indoor weak light irradiation
Zhang et al. Hydroxyapatite nano-and microcrystals with multiform morphologies: controllable synthesis and luminescence properties
Li et al. Microwave hydrothermal synthesis of Sr2+ doped ZnO crystallites with enhanced photocatalytic properties
Zhang et al. Architectures of strontium hydroxyapatite microspheres: solvothermal synthesis and luminescence properties
CN103451773B (zh) 铁酸铋纳米纤维材料及其制备方法
CN104028261B (zh) 一种静电纺丝制备BiTaO4纳米纤维光催化剂的方法
CN111420706B (zh) 一种Cu2O/Bi2O2CO3半导体异质结复合丝素蛋白纤维膜的制备方法及应用
CN103861578A (zh) 一种稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液
CN102489289A (zh) 一种SnO2/TiO2复合纳米纤维光催化剂及制备方法
CN104148047A (zh) 一种碳掺杂氧化锌基可见光催化剂的宏量制备方法
CN104607216B (zh) 磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂的一步合成方法
CN102698730A (zh) 一种硼、铈共掺杂纳米二氧化钛中空纤维材料的制备方法
Ji et al. Electrospun organic/inorganic hybrid nanofibers as low-cytotoxicity and recyclable photocatalysts
CN105107548A (zh) 一种多孔结构金属/稀土共掺杂无机纳米纤维光催化材料的制备方法
Rajeswari et al. Core-shell synergy and Eu3+ doping in boosting charge transfer in Eu3+ doped TiO2-carbon core-shell nanohybrids: Sustainable synthesis and visible light-driven photocatalysis
TWI566830B (zh) Preparation of Photocatalyst Composite Nanofibers
CN108014850B (zh) 一种四羧基苯基卟啉超分子光催化剂的制备方法及其应用
CN105925260A (zh) 一种负载稀土金属离子的纳米发光材料及其制备方法
CN103285851B (zh) 石墨烯与钒酸盐复合纳米纤维光催化剂及其制备方法
CN102500373B (zh) Fe3+、N共掺杂二氧化钛纤维多孔膜的制备方法
CN104923277A (zh) 一种Ta3N5/Bi2WO6异质结纤维光催化剂及其制备方法
CN105401260B (zh) 一种钛酸锶纳米管材料的制备方法
CN100469438C (zh) 连续多孔二氧化钛纤维及其制备工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151230