CN105854906B - BiOCl-TiO2/硅藻土光催化剂及其制备方法 - Google Patents
BiOCl-TiO2/硅藻土光催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105854906B CN105854906B CN201610267167.3A CN201610267167A CN105854906B CN 105854906 B CN105854906 B CN 105854906B CN 201610267167 A CN201610267167 A CN 201610267167A CN 105854906 B CN105854906 B CN 105854906B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diatomite
- biocl
- tio
- source
- catalyst
- 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.)
- Active
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 17
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 18
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical group [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 10
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 10
- BWOROQSFKKODDR-UHFFFAOYSA-N oxobismuth;hydrochloride Chemical compound Cl.[Bi]=O BWOROQSFKKODDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 8
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims description 7
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 7
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims description 7
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims description 5
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 5
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 3
- QYIGOGBGVKONDY-UHFFFAOYSA-N 1-(2-bromo-5-chlorophenyl)-3-methylpyrazole Chemical compound N1=C(C)C=CN1C1=CC(Cl)=CC=C1Br QYIGOGBGVKONDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000380 bismuth sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WOWHHFRSBJGXCM-UHFFFAOYSA-M cetyltrimethylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C WOWHHFRSBJGXCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- BEQZMQXCOWIHRY-UHFFFAOYSA-H dibismuth;trisulfate Chemical compound [Bi+3].[Bi+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O BEQZMQXCOWIHRY-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N dinitrooxybismuthanyl nitrate Chemical class [Bi+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 44
- 239000000975 dye Substances 0.000 abstract description 8
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 6
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 abstract description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 229940073609 bismuth oxychloride Drugs 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 10
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 7
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 7
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 6
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 230000000035 biogenic effect Effects 0.000 description 1
- BDJYZEWQEALFKK-UHFFFAOYSA-N bismuth;hydrate Chemical compound O.[Bi] BDJYZEWQEALFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012496 blank sample Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000000703 high-speed centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000001089 mineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011022 opal Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001935 peptisation Methods 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/06—Halogens; Compounds thereof
- B01J27/135—Halogens; Compounds thereof with titanium, zirconium, hafnium, germanium, tin or lead
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/16—Clays or other mineral silicates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
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％；
其中，所述BiOCl-TiO2/硅藻土光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅藻土加入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。
2.如权利要求1所述的BiOCl-TiO2/硅藻土光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅藻土加入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，其特征在于，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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610267167.3A CN105854906B (zh) | 2016-04-27 | 2016-04-27 | BiOCl-TiO2/硅藻土光催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610267167.3A CN105854906B (zh) | 2016-04-27 | 2016-04-27 | BiOCl-TiO2/硅藻土光催化剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105854906A CN105854906A (zh) | 2016-08-17 |
| CN105854906B true CN105854906B (zh) | 2019-02-22 |
Family
ID=56628380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610267167.3A Active CN105854906B (zh) | 2016-04-27 | 2016-04-27 | BiOCl-TiO2/硅藻土光催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105854906B (zh) |
Families Citing this family (18)
| 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 |
| 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 |
| 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 |
| 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 |
| 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 |
| 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 |
| 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 |
| 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 |
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 (2)
| Title |
|---|
| Exceptional visible-light-induced photocatalytic activity of attapulgite-BiOBr-TiO2 nanocomposites;Jiahui Zhang et al.;《Applied Clay Science》;20140128;第90卷;135-140 * |
| Synthesis of natural porous minerals supported TiO2 nanoparticles and their photocatalytic performance towards Rhodamine B degradation;Bin Wang et al.;《Powder Technology》;20140423;第262卷;1-8 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105854906A (zh) | 2016-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105854906B (zh) | BiOCl-TiO2/硅藻土光催化剂及其制备方法 | |
| CN106914236B (zh) | 高效可见光响应的非晶态等离子体异质结纳米TiO2溶胶 | |
| CN104014326B (zh) | 一种钒酸铋纳米棒高效光催化剂及其制备方法 | |
| CN106807361B (zh) | 一种铋-无定型钨酸铋-三氧化二铋三元有机复合光催化剂及制备方法 | |
| CN105032468A (zh) | 一种Cu2O-TiO2/g-C3N4三元复合物及其制备和应用方法 | |
| CN103480353A (zh) | 一种用水热法合成碳量子点溶液制备复合纳米光催化剂的方法 | |
| CN101947464B (zh) | 一种凹凸棒石粘土复合可见光催化剂的制备方法 | |
| CN106111126B (zh) | 高可见光活性的金属改性二氧化钛水溶胶及合成与应用 | |
| CN106111108B (zh) | 一种掺杂纳米氧化锌的制备方法及其在光催化方向的应用 | |
| CN107511154B (zh) | 一种海胆状CeO2/Bi2S3复合可见光催化剂及其制备方法 | |
| CN106732712A (zh) | 具有多层级结构的石墨相氮化碳同型异质结光催化材料的合成方法及应用 | |
| CN104607214B (zh) | 一种可见光响应的AgBr/TiO2催化剂的制备方法 | |
| CN106994349A (zh) | 一种分级结构的层状钙钛矿光催化剂钛酸铁铋的制备方法及用途 | |
| CN107555468A (zh) | 一种多孔氧化锌‑银微球的制备方法及其应用 | |
| CN101947463A (zh) | 一种高效紫外可见全光谱光催化材料的制备方法和应用 | |
| CN105905940A (zh) | 一种钛酸镍/二氧化钛复合纳米材料的制备方法 | |
| CN109331817A (zh) | 一种用于分解空气中有机物的光催化材料及制备方法 | |
| CN108543542B (zh) | 一种三维多孔复合光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN103272588A (zh) | 一种可回收的漂浮型Pt-TiO2/漂珠光催化剂及其制备方法 | |
| CN104841463A (zh) | 一种BiOCl/P25复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN101574668A (zh) | 一种自然光下光催化降解废水中污染物的复合光催化剂的制备方法 | |
| CN104511280B (zh) | 一种可见光催化剂及其制备方法 | |
| CN105854898A (zh) | 一种纤维素基核壳结构CdS/ZnO光催化剂的制备方法 | |
| CN105854912A (zh) | 一种BiPO4-WO3复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN108339574A (zh) | 一种可见光催化降解罗丹明b的钛基复合材料及其制备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220602 Address after: 310000 room 1103, floor 11, building 5, Bosi Mingzuo, Xicheng, Xihu District, Hangzhou City, Zhejiang Province Patentee after: Zhejiang Kushi Health Technology Co.,Ltd. Address before: 100083 Beijing City, Haidian District Institute of Rutosids No. 11 Patentee before: CHINA University OF MINING AND TECHNOLOGY BEIJING |
|
| TR01 | Transfer of patent right |