CN105854906A - BiOCl-TiO2/硅藻土光催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种BiOCl‑TiO2/硅藻土光催化剂及其制备方法，属于非金属矿物材料深加工与环境工程领域。以硅藻土为催化剂载体，利用溶胶‑凝胶法和煅烧晶化法实现BiOCl‑TiO2异质结催化剂在硅藻土表面与孔道中的负载，得到具有可见光响应的BiOCl‑TiO2/硅藻土复合光催化材料。该方法实现了硅藻土与可见光响应的纳米BiOCl‑TiO2异质结复合，利用硅藻土载体效应提高了材料对污染物吸附捕捉性能与催化剂的分散性及光催化活性。这种负载型光催化材料在可见光下对气相甲醛和液相染料具有优良的光催化活性，在气相甲醛和液相染料处理领域具有很大的潜在应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种可用于降解气相甲醛和液相染料的硅藻土负载BiOCl-TiO2异质结(BiOCl-TiO2/硅藻土)光催化剂及其制备方法，属于非金属矿物材料深加工与环境工程领域。
背景技术
经济的快速发展产生了较多环境污染问题，其中水污染和空气污染问题尤为严重。染料废水主要来源于印染和纺织行业，处理不彻底会对生活用水和地下水造成危害。室内环境污染物主要包括甲醛、苯、甲苯等，以甲醛最为典型，具有释放周期长、难处理等特点，长期接触会对人体的呼吸、神经和免疫系统造成危害。光催化氧化技术可以将有机污染物在较温和的条件下矿化降解为无毒无害的二氧化碳、水等产物，在污水处理、空气净化等方面的良好应用前景，因而一直是国内外研究热点。在众多光催化剂中，TiO2半导体材料因具有良好的化学稳定性、强氧化性、无毒和低成本等特点，成为目前研究最广泛的光催化材料。但是，TiO2属于宽带隙半导体，只能响应波长较短的紫外光，其在可见光区域没有明显的吸收，只能利用4％左右的太阳光。此外，纯TiO2光生电子-空穴复合率较高，量子效率较低。近年来，研究者们通过多种方法(贵金属沉积、元素掺杂、染料敏化等)对TiO2进行修饰改性，拓宽TiO2的可见光响应区域，使其光生电子-空穴对能够有效分离，从而提高其光量子效率。
氯氧化铋(BiOCl)材料属于间接带隙半导体，具有各向异性的层状结构。与纯TiO2类似，单独使用BiOCl同样存在量子效率低、太阳能利用率低等问题。已有研究表明，通过半导体复合技术合成制备的BiOCl-TiO2异质结既能有效扩展材料的光响应范围，又能促进二者空穴-电子对的有效分离。目前，已有诸多关于BiOCl-TiO2复合催化剂制备与应用的报道。中国专利文献CN102658180A(申请号201210148399.9)公开了一种大比表面积的核-壳结构TiO2-BiOCl异质结光催化剂及其制备方法，以乙醇和丙三醇双醇体系为溶剂，四氯化钛为钛源，经水热反应得到TiO2-BiOCl异质结光催化剂。该制备方法的制备过程中所用四氯化钛极易水解，反应过程不易操作。中国专利文献CN103464183A(申请号201310421586.4)公开了一种金红石相TiO2/BiOCl纳米光催化剂粉体的制备方法，其和文献(1)(王磊,王志军,王玉廷,等.BiOCl/TiO2复合材料的可见光活性及机理研究.环境科学学报,2015,35(1):222-228.)都只是BiOCl和TiO2二者的简单复合，未解决单纯催化剂易团聚、回收难的问题。
本发明针对目前具有可见光响应的BiOCl-TiO2复合催化剂存在的不足，提出了一种可用于降解染料和室内空气污染物的硅藻土负载BiOCl-TiO2异质结复合光催化材料及制备方法。硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要化学成分是SiO2，矿物成分主要是非晶质蛋白石，硅藻壳体表面有大量的、有序排列的孔道，使其具有较大的比表面积和较强的吸附性能，且来源广泛、成本低。将可见光响应的BiOCl-TiO2异质结负载于硅藻土表面和孔道中，既能有效提高催化剂分散性能与可回收性，降低使用成本，又可以利用载体对污染物良好的吸附捕捉性能，提高材料光催化效率。因此，这种复合光催化剂在气相甲醛和液相染料治理领域具有良好的应用前景。
发明内容
本发明的技术方案是，以硅藻土为载体，采用溶胶-凝胶法和煅烧晶化法，制备出一种可见光响应的能够降解气相甲醛和液相染料的BiOCl-TiO2@硅藻土复合光催化材料。
本发明制备的BiOCl-TiO2@硅藻土复合光催化材料，硅藻土表面和孔道中负载了由锐钛型纳米TiO2和BiOCl组成的纳米异质结催化剂，催化剂禁带宽度为2.5～2.9eV，BiOCl-TiO2纳米异质结负载量为硅藻土质量的20％～150％。
其制备方法及工艺步骤如下：
(1)将硅藻土加入的溶有铋源的硝酸溶液中，加入含氯源水溶液，硅藻土:铋源:氯源的质量比为10:2～20:0.3～5，氨水调节溶液pH至中性，反应1～6h，沉淀经过滤、洗涤后，在105℃下烘干，得到BiOCl-硅藻土材料；所述铋源为五水硝酸铋、乙酸铋或硫酸铋，氯源为氯化钾、氯化钠或十六烷基三甲基氯化铵。
(2)取步骤(1)得到的烘干后的BiOCl-硅藻土材料，以无水乙醇为溶剂，冰醋酸为延缓剂，盐酸为pH调节剂，按照无水乙醇:BiOCl-硅藻土:钛酸四丁酯:冰醋酸:去离子水的质量比为20:1～3:1～5:1～10:1～10进行混合配置悬浮液，调节溶液pH为0.5～2.5，在10～40℃下反应6～24h后，在105℃下烘干；所述钛源为钛酸四丁酯或四异丙醇钛。
(3)将步骤(2)中的烘干产物研磨至97％通过200目筛后，在300～800℃下煅烧1～10h，煅烧过程中升温速率1～10℃/min，最终得到BiOCl-TiO2@硅藻土复合光催化材料。
上述制备过程利用硅藻土具有的多孔结构和较大的比表面积，抑制了单一BiOCl-TiO2催化剂的团聚现象，实现了纳米BiOCl-TiO2异质结与硅藻土有机结合，提高了BiOCl与TiO2光催化剂对污染物的吸附捕捉性能与可见光利用率，并显著降低了催化剂的生产成本。
附图说明
图1：BiOCl-TiO2/硅藻土复合材料制备工艺流程图；
图2：BiOCl-TiO2/硅藻土复合材料及相关材料的紫外-可见漫反射光谱图；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的产品制备方法作进一步的说明。
实施例1：
具体实施步骤如下：
(1)将0.52g五水合硝酸铋溶于2mol/L硝酸中，加入1g硅藻土，搅拌均匀，称取0.10g的氯化钾溶于水中，缓慢加入上述矿浆溶液中，用氨水调节溶液pH＝7，搅拌2h后，沉淀经过滤、洗涤后，在105℃下烘干，得到BiOCl-硅藻土样品。
(2)取14mL无水乙醇，加入步骤(1)得到的BiOCl-硅藻土样品，搅拌30min形成均质悬浮液，加入1mL冰醋酸，搅拌30min后，加入3mL钛酸四丁酯，搅拌1h，将6mL水与6mL乙醇的混合溶液(盐酸调节pH＝2.0)加入上述悬浮液中，室温下胶溶反应12h。
(3)将上述步骤所得的烘干样品在500℃下煅烧2小时，升温速率5℃/min。最终得到BiOCl-TiO2@硅藻土复合光催化材料。
实施例1制备的BiOCl-TiO2@硅藻土复合材料及相关材料的紫外-可见漫反射光谱见附图2。由图2可知，负载后的复合光催化材料有效拓宽了单一光催化剂的光响应波长范围(发生了红移，波长变长至可见光附近)，复合材料的禁带宽度为2.85eV，低于TiO2的3.08eV以及BiOCl的3.10eV。
实施例2：
与实施例1中步骤相同，不同之处在于：步骤(1)中五水合硝酸铋的加入量为0.78g，氯化钾的加入量为0.15g；步骤(2)中钛源改为四异丙醇钛，四异丙醇钛的加入量为2mL；步骤(3)中煅烧温度600℃，煅烧时间3h。
实施例3：
与实施例1中步骤相同，不同之处在于：步骤(1)中五水合硝酸铋的加入量为0.91g，氯源改为氯化钠，氯化钠的加入量为0.17g；步骤(2)中钛酸四丁酯的加入量为1.5mL；步骤(3)中煅烧温度700℃，煅烧时间1h。
实施例4：
与实施例1中步骤相同，不同之处在于：步骤(1)中五水合硝酸铋的加入量为1.18g，氯化钾的加入量为0.22g；步骤(2)中钛源改为四异丙醇钛，四异丙醇钛的加入量为2.5mL；步骤(3)中煅烧温度400℃，煅烧时间4h。
实施例5：
与实施例1中步骤相同，不同之处在于：步骤(1)中五水合硝酸铋的加入量为1.31g，氯源改为氯化钠，氯化钠的加入量为0.24g；步骤(2)中钛酸四丁酯的加入量为0.5mL；步骤(3)中煅烧温度500℃，煅烧时间4h。
按照下面所述的方法，测试和计算实施例1到5中最终产品的性能指标，所得的结果列于表1中。
罗丹明B溶液降解率的测试：在光催化领域，罗丹明B溶液通常作为光催化降解对象，用来测试样品对液相染料的光催化性能。本具体实施方式中，所用罗丹明B溶液的浓度为10mg/L，所用可见光源为300W氙灯(通过滤波片滤去小于400nm波长部分)，在北京普林塞斯科技有限公司生产的PL-02光化学反应仪上测试产品的光催化性能。每次取100ml罗丹明B溶液和0.1g制备样混合，先在无光照条件下搅拌1h，使溶液混合均匀。然后开灯光照，进行光催化反应。光照60min时用离心管取样，经高速离心后，取上清液在分光光度计上554nm波长处测吸光度值，则罗丹明B溶液的降解率计算公式为：降解率＝(A0－A60)/A0×100％，式中A0为初始罗丹明B溶液的吸光度值，A60为光照60min时罗丹明B溶液的吸光度值。
甲醛降解率的测试：甲醛是常见的室内污染物，《GB/T 16127-1995居室空气中甲醛的卫生标准》规定的室内甲醛最高容许浓度为0.08mg/m3。本具体实施方式中，所用可见光源为5支，每支功率为14W的T5直管荧光灯管，在湖南华思仪器有限公司生产的PFD-5060型光化学反应仪(250L)上测试产品对气相甲醛的光催化性能。每次将1g制备样品涂在50cm×50cm的玻璃板上，待样品板自然干燥后，将其放入试验舱，调节升降台使得样品表面与灯的距离为20cm，密闭试验舱，然后用微量注射器取50μL浓度为0.016mg/μL的甲醛溶液，通过仪器自带的进样装置，将甲醛以气体形式进入试验舱中。打开灯管、风扇(20W)，进行光催化反应。光照12h后，用恒流大气采样器采样10L(流速1L/min，采气时间10min)。随后按照国家标准《GB/T 16129-1995居住区大气中甲醛卫生检验标准方法-分光光度法》测试甲醛浓度，甲醛的降解率计算公式为：降解率＝(C0－C)/C0×100％，式中C0为空白样(无样品)测试后的甲醛浓度值，C为样品测试后的甲醛浓度值。
表1实施例1到5中最终产品的性能指标
Claims (3)
1.BiOCl-TiO2/硅藻土光催化剂，即在硅藻土表面和孔道中负载了由锐钛型纳米TiO2和BiOCl组成的纳米异质结催化剂，其特征在于：催化剂禁带宽度为2.5～2.9eV，BiOCl-TiO2纳米异质结负载量为硅藻土质量的20％～150％。
2.BiOCl-TiO2/硅藻土光催化剂制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)将硅藻土加入的溶有铋源的硝酸溶液中，加入含氯源水溶液，硅藻土:铋源:氯源的质量比为10:2～20:0.3～5，氨水调节溶液pH至中性，反应1～6h，沉淀经过滤、洗涤后，在105℃下烘干，得到BiOCl-硅藻土材料；
(2)取步骤(1)得到的烘干后的BiOCl-硅藻土材料，以无水乙醇为溶剂，冰醋酸为延缓剂，盐酸为pH调节剂，按照无水乙醇:BiOCl-硅藻土:钛酸四丁酯:冰醋酸:去离子水的质量比为20:1～3:1～5:1～10:1～10进行混合配置悬浮液，调节溶液pH为0.5～2.5，在10～40℃下反应6～24h后，在105℃下烘干；
(3)将步骤(2)中的烘干产物研磨至97％通过200目筛后，在300～800℃下煅烧1～10h，煅烧过程中升温速率1～10℃/min，最终得到BiOCl-TiO2@硅藻土复合光催化材料。
3.根据权利要求2所述的BiOCl-TiO2/硅藻土光催化剂制备方法，所述钛源为钛酸四丁酯、四异丙醇钛；所述铋源为五水硝酸铋、乙酸铋或硫酸铋；氯源为氯化钾、氯化钠或十六烷基三甲基氯化铵。
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Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106881156A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-06-23 | 苏州大学 | 一种聚苯乙烯/碘氧化铋/二氧化钛复合光催化剂及其制备方法 |
| CN106925305A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-07-07 | 河海大学 | 一种Co‑BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂的制备方法 |
| CN107029757A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-08-11 | 湖南城市学院 | 一种卤氧化铋‑硅藻土复合光催化剂的制备方法 |
| CN107837813A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-27 | 长治学院 | 氯氧铋/改性蒙脱土复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN109225279A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-01-18 | 华北水利水电大学 | 硅藻土负载镧掺杂纳米氯氧化铋复合材料、制备方法及应用 |
| CN109331845A (zh) * | 2018-12-09 | 2019-02-15 | 太原理工大学 | 一种高分散BiOCl/硅藻土光催化剂的合成及应用 |
| CN109663604A (zh) * | 2017-10-17 | 2019-04-23 | 中国矿业大学(北京) | BiOCl/TiO2/海泡石光催化剂及其制备方法 |
| CN112675884A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-04-20 | 北京印刷学院 | 一种以多孔陶瓷为载体的光催化器件及其制备方法和应用 |
| CN113087453A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-09 | 重庆大学 | 一种可见光光催化复合透光混凝土及其制备方法和用途 |
| CN113101973A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-13 | 天津城建大学 | 一种高活性光致变色氯氧铋/海藻酸钙光催化水凝胶微珠及其制备方法 |
| CN114669309A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-06-28 | 桂林电子科技大学 | 一种一维线状BiOCl光催化材料及其制备方法和应用 |
| CN114713219A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-08 | 贵州大学 | 具有高效光催化性能的蒙脱石负载Bi20O30·TiO2复合材料的制备方法 |
| CN115041199A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-09-13 | 广州绿然环保新材料科技有限公司 | 一种绿色净味的甲醛净化剂及其制备方法 |
| CN115155624A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-10-11 | 深圳市康弘智能健康科技股份有限公司 | 用于可见光催化除醛的异质结复合材料及其制备方法以及可见光催化降解VOCs的方法 |
| CN115228488A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-10-25 | 上海力巢新材料科技有限公司 | 一种纳米硅藻岩复合装饰材料的制备方法及应用 |
| CN115254154A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-11-01 | 浙江库实健康科技有限公司 | 一种具有净化室内VOCs功能的矿物颗粒及其制备方法 |
| CN115430441A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-06 | 西安交通大学 | 一种铜掺杂溴氧化铋-二氧化钛复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN116237045A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-06-09 | 山东凯大新型材料科技有限公司 | 一种硅藻土基光热催化复合材料的制备方法及应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103464183A (zh) * | 2013-09-17 | 2013-12-25 | 太原理工大学 | 一种TiO2/BiOCl纳米光催化剂粉体的制备方法 |
| CN104841463A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-08-19 | 福建师范大学 | 一种BiOCl/P25复合光催化剂及其制备方法和应用 |
-
2016
- 2016-04-27 CN CN201610267167.3A patent/CN105854906B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103464183A (zh) * | 2013-09-17 | 2013-12-25 | 太原理工大学 | 一种TiO2/BiOCl纳米光催化剂粉体的制备方法 |
| CN104841463A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-08-19 | 福建师范大学 | 一种BiOCl/P25复合光催化剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| BIN WANG ET AL.: "Synthesis of natural porous minerals supported TiO2 nanoparticles and their photocatalytic performance towards Rhodamine B degradation", 《POWDER TECHNOLOGY》 * |
| JIAHUI ZHANG ET AL.: "Exceptional visible-light-induced photocatalytic activity of attapulgite-BiOBr-TiO2 nanocomposites", 《APPLIED CLAY SCIENCE》 * |
| YANG ZHAO ET AL.: "Fabrication of BiOBr nanosheets@TiO2 nanobelts p-n junction photocatalysts for enhanced visible-light activity", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》 * |
| 栾云博等: "类微乳化学沉淀法合成BiOBr-TiO2纳米复合材料及其光催化性能", 《物理化学学报》 * |
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106925305A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-07-07 | 河海大学 | 一种Co‑BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂的制备方法 |
| CN106881156A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-06-23 | 苏州大学 | 一种聚苯乙烯/碘氧化铋/二氧化钛复合光催化剂及其制备方法 |
| CN106881156B (zh) * | 2017-03-21 | 2019-09-17 | 苏州大学 | 一种聚苯乙烯/碘氧化铋/二氧化钛复合光催化剂及其制备方法 |
| CN107029757A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-08-11 | 湖南城市学院 | 一种卤氧化铋‑硅藻土复合光催化剂的制备方法 |
| CN109663604A (zh) * | 2017-10-17 | 2019-04-23 | 中国矿业大学(北京) | BiOCl/TiO2/海泡石光催化剂及其制备方法 |
| CN107837813A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-27 | 长治学院 | 氯氧铋/改性蒙脱土复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN109225279A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-01-18 | 华北水利水电大学 | 硅藻土负载镧掺杂纳米氯氧化铋复合材料、制备方法及应用 |
| CN109225279B (zh) * | 2018-10-24 | 2021-02-26 | 华北水利水电大学 | 硅藻土负载镧掺杂纳米氯氧化铋复合材料、制备方法及应用 |
| CN109331845A (zh) * | 2018-12-09 | 2019-02-15 | 太原理工大学 | 一种高分散BiOCl/硅藻土光催化剂的合成及应用 |
| CN112675884A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-04-20 | 北京印刷学院 | 一种以多孔陶瓷为载体的光催化器件及其制备方法和应用 |
| CN113087453B (zh) * | 2021-03-24 | 2022-02-11 | 重庆大学 | 一种可见光光催化复合透光混凝土及其制备方法和用途 |
| US11584688B2 (en) | 2021-03-24 | 2023-02-21 | Chongqing University | Visible-light-photocatalyzed composite light-transmitting concrete as well as preparation method and application thereof |
| CN113087453A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-09 | 重庆大学 | 一种可见光光催化复合透光混凝土及其制备方法和用途 |
| CN113101973B (zh) * | 2021-04-12 | 2022-09-09 | 天津城建大学 | 一种高活性光致变色氯氧铋/海藻酸钙光催化水凝胶微珠及其制备方法 |
| CN113101973A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-13 | 天津城建大学 | 一种高活性光致变色氯氧铋/海藻酸钙光催化水凝胶微珠及其制备方法 |
| CN114713219A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-08 | 贵州大学 | 具有高效光催化性能的蒙脱石负载Bi20O30·TiO2复合材料的制备方法 |
| CN114669309A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-06-28 | 桂林电子科技大学 | 一种一维线状BiOCl光催化材料及其制备方法和应用 |
| CN114669309B (zh) * | 2022-05-07 | 2023-11-07 | 桂林电子科技大学 | 一种一维线状BiOCl光催化材料及其制备方法和应用 |
| CN115041199A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-09-13 | 广州绿然环保新材料科技有限公司 | 一种绿色净味的甲醛净化剂及其制备方法 |
| CN115228488A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-10-25 | 上海力巢新材料科技有限公司 | 一种纳米硅藻岩复合装饰材料的制备方法及应用 |
| CN115155624A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-10-11 | 深圳市康弘智能健康科技股份有限公司 | 用于可见光催化除醛的异质结复合材料及其制备方法以及可见光催化降解VOCs的方法 |
| CN115155624B (zh) * | 2022-08-09 | 2024-05-03 | 深圳市康弘智能健康科技股份有限公司 | 用于可见光催化除醛的异质结复合材料及其制备方法以及可见光催化降解VOCs的方法 |
| CN115254154A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-11-01 | 浙江库实健康科技有限公司 | 一种具有净化室内VOCs功能的矿物颗粒及其制备方法 |
| CN115430441A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-06 | 西安交通大学 | 一种铜掺杂溴氧化铋-二氧化钛复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN115430441B (zh) * | 2022-09-29 | 2024-01-19 | 西安交通大学 | 一种铜掺杂溴氧化铋-二氧化钛复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN116237045A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-06-09 | 山东凯大新型材料科技有限公司 | 一种硅藻土基光热催化复合材料的制备方法及应用 |
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