CN106512976A - 有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂的制备方法及在有机废水处理中的应用 - Google Patents
有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂的制备方法及在有机废水处理中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106512976A CN106512976A CN201610916398.2A CN201610916398A CN106512976A CN 106512976 A CN106512976 A CN 106512976A CN 201610916398 A CN201610916398 A CN 201610916398A CN 106512976 A CN106512976 A CN 106512976A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- titanium dioxide
- water
- mesoporous carbon
- atmosphere
- 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.)
- Pending
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 38
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title abstract description 16
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 title abstract description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 title description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N resorcinol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1 GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920000428 triblock copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 18
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 18
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 16
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims description 8
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 5
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 6
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 4
- 150000005207 1,3-dihydroxybenzenes Chemical class 0.000 description 3
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 229960004643 cupric oxide Drugs 0.000 description 3
- -1 is stirred 1h Substances 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZWYDDDAMNQQZHD-UHFFFAOYSA-L titanium(ii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ti+2] ZWYDDDAMNQQZHD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 2-chlorophenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1Cl ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 229920000463 Poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol) Polymers 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000031320 Teratogenesis Diseases 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 150000004996 alkyl benzenes Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011953 bioanalysis Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 description 1
- 238000002703 mutagenesis Methods 0.000 description 1
- 231100000350 mutagenesis Toxicity 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 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
- 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
-
- B01J35/39—
-
- B01J35/615—
-
- B01J35/617—
-
- B01J35/633—
-
- B01J35/635—
-
- B01J35/647—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
Abstract
本发明公开了一种有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂及其在难降解有机废水处理中的应用。本发明催化剂具有较大的比表面积、孔容和均一的孔径，以及较高分散度的纳米二氧化钛，其合成方法包括：以三嵌段共聚物、甲醛、间苯二酚为原料，水热合成有序介孔碳材料，采用超声化学法将纳米二氧化钛颗粒负载于其上，得到的负载纳米二氧化钛有序介孔碳催化剂对废水中的难降解有机物有较强的吸附、光催化氧化性能，降解率达到80～85％，是一种高效、环境友好的水处理剂，在水环境治理与修复等领域有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂的制备方法及其在难降解有机废水处理中的应用，属催化剂制备及应用技术领域。
背景技术
难降解有机物是对水环境影响最为严重的污染物之一，难降解(即难生物降解)有机物是指在任何条件下不能以足够快的速度降解的有机物，一般用BOD5/COD来衡量，其值＞0.45是易生物降解的，其值＜0.3是难生物降解的；如酚、烷基苯磺酸、氯苯酚、多氯联苯、多环芳烃、硝基芳烃化合物、染料及腐殖酸等这些有机物具有致癌、致畸、致突变等作用，对环境和人类有巨大的危害。常规的生物法或者一般氧化法对其氧化效率低或者无效，而光催化氧化法可降解水中难降解有机污染物，且具有能耗低、操作简便、反应条件温和及二次污染少等优点。二氧化钛具有无毒、性能稳定、价格低廉、高光催化活性可分解目标物等特点，被认为是一种优良的光催化剂，但由于纳米二氧化钛粉体在降解溶液中难分离、回收成本高而限制了其实际应用。而二氧化钛与多孔材料复合，通过载体对有机物的吸附富集来提高传质速率及催化降解效率，是二氧化钛光催化氧化难降解有机物的一条有效途径。有序介孔碳材料是最近研发的一类新型的非硅基有序介孔材料，具有大的比表面积、均匀规整的孔道结构、窄的孔径尺寸分布、表面富含不饱和基团等特点，可作为二氧化钛光催化剂载体。制备有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂用来光催化氧化难降解有机物，可为难降解有机废水的处理提供一种行之有效的方法。
目前，有序介孔碳负载金属用于污水处理的专利有很多，CN103240423A是在有序介孔碳上负载纳米零价铁，将铁盐和有序介孔碳制成混合液，在分散剂的作用下将纳米零价铁负载到有序介孔碳中，得到的复合材料同时具备介孔碳的高效吸附性和零价铁的强还原性，可有效实现环境水体的快速修复，但是具体的应用却未见后续报道。
CN 101791538A以介孔碳材料CMK～3为载体，用氧化铜等体积浸渍负载氧化铜在惰性气体中焙烧的方法，将氧化铜负载在介孔碳CMK～3的孔道内，用于吸附～干法催化氧化水中的苯酚。但是此方法需要在220～250℃的高温下催化氧化吸附的苯酚，能耗及成本较高，不经济。
另外，有文献报道(Wei W,Yu C,Zhao Q F,et al.Ordered mesoporous carbon～based titania as a reusable adsorbent～catalyst for removing phenol fromwater)采用酚醛树脂、三嵌段共聚物及Stober溶液混合共聚，焙烧晶化得到的有序介孔碳～二氧化钛催化剂，可重复吸附并光催化降解水中的苯酚。但是一步法得到的复合材料中二氧化钛的含量较低，二氧化钛粒子在材料中分布不均匀，粒径大小不均匀，且后处理得到的复合材料还容易堵塞孔道等，不利于催化剂吸附催化氧化水中的苯酚。
将二氧化钛均匀分散到有序介孔碳上，通过介孔碳吸附富集废水中的有机物，提高传质速率，为光催化氧化提供介质及条件，提高降解效率，是难降解有机废水处理的一种技术突破，同时也为其他有机废水的处理提供技术借鉴和支持。
发明内容
本发明的目的是提出一种有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂及其在难降解有机废水处理中的应用。该方法是采用超声法将二氧化钛负载到有序介孔碳材料上，得到的负载纳米二氧化钛有序介孔碳催化剂对废水中的难降解有机物有较强的吸附、光催化氧化性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂制备方法，步骤如下：
1)将间苯二酚、甲醛、三嵌段共聚物、水和乙醇混合，用盐酸调节溶液pH值为1～3，搅拌1～5h后，将此溶液转移至反应釜中，于40～90℃反应24～72h，经水洗、过滤、烘干后，在N2气氛下碳化，得到有序介孔碳材料；
2)取钛酸四丁酯，加入无水乙醇搅拌，得到黄色透明溶液，在搅拌条件下滴加蒸馏水，用盐酸调节pH值为3～5，得到淡黄色透明的二氧化钛溶胶，静置陈化；
3)取步骤1)中制得的有序介孔碳放入步骤2)制得二氧化钛溶胶中，在循环水下减压超声，水洗烘干得到固体；
4)将步骤3)中得到的固体，在空气中350℃焙烧2～5h，然后在N2气氛中焙烧，得到有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂。
所述步骤1)的三嵌段共聚物为PEO-PPO-PEO为P123或F127。
所述步骤1)的间苯二酚、甲醛、三嵌段共聚物、水、乙醇的摩尔比为1:2～2.5:0.008～0.02:37～74:28～43。
所述步骤1)在N2气氛下碳化条件为500℃以下，升温速率为1℃/min，500℃保持2～5h；500～800℃，升温速率为5℃/min，800℃保持1～4h。
所述步骤2)的钛酸四丁酯：水：乙醇的摩尔比为1～2:5～7:15～20。
所述步骤3)的有序介孔碳与二氧化钛溶胶的质量比为：1:1～2。
所述步骤3)的超声时间为2～10h，超声功率为50～140W。
所述步骤4)在N2气氛中焙烧条件是：在N2气氛中550℃焙烧3～5h。
有序介孔碳材料负载纳米二氧化钛催化剂在难降解有机废水中的应用，难降解有机废水COD浓度为400～1000mg/L，BOD5浓度为100～270mg/L，催化剂用量为：0.2～0.5g/100ml废水。废水的光催化氧化条件为：温度为40～60℃，300W高压汞灯照射，光照时间为2～5h。
本发明的特点是：催化剂合成方法包括：以三嵌段共聚物、甲醛、间苯二酚为原料，水热合成有序介孔碳材料，采用超声化学法将纳米二氧化钛颗粒负载于其上，得到的负载纳米二氧化钛有序介孔碳催化剂；用超声法将二氧化钛负载到有序介孔碳材料中，形成的催化剂具有较大的比表面积(400～754m2/g)、孔容(0.2～0.57cm3/g)和比较均一的孔径(2～6nm)，较高分散度的纳米二氧化钛，对废水中的有机物有较强的吸附、光催化氧化的性能，COD降解率达到80～85％。是一种高效、环境友好的水处理剂，在水环境治理与修复等领域有广阔的应用前景。
具体实施方式：
结合以下具体实施例，对本发明作进一步详细说明。
1、有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂的制备方法
实施例1：
(1)称取1.65g间苯二酚、2.5g甲醛(37wt％)、1.5g三嵌段共聚物F127溶于10ml水+30ml乙醇的混合溶液中(间苯二酚、甲醛、三嵌段共聚物、水、乙醇的摩尔比为1:2:0.008:37:43)，充分搅拌溶解，用盐酸调节溶液的pH值为2，搅拌1h，将溶液转移至聚四氟反应釜中，在40℃反应72h，然后将得到的物质水洗、过滤、烘干，在N2氛围下，从室温升温到500℃，升温速率为1℃/min，500℃维持2h，从500℃到800℃，升温速率为5℃/min，800℃维持1h，得到有序介孔碳材料；
(2)称取3g钛酸四丁酯、1.1g水和6ml乙醇混合(钛酸四丁酯：水：乙醇的摩尔比为1：7：15)，调节pH为3，搅拌30min，呈黄色透明溶液，滴加到10ml蒸馏水中，剧烈搅拌(搅拌速率为300-400rmp)，得到二氧化钛溶胶，静置陈化2d；
(3)将步骤(1)中制备的有序介孔碳材料2g放入步骤(2)中制得的2g二氧化钛溶胶中(有序介孔碳与二氧化钛溶胶的质量比为：1:1)，在循环水下减压超声10h，超声功率为50W，水洗烘干得到固体；
(4)将步骤(3)中得到的固体，在空气中350℃焙烧2h，然后在N2气氛中550℃焙烧5h，得到负载二氧化钛的有序介孔碳催化剂。
实施例2：
(1)称取1.65g间苯二酚、2.7g甲醛(37wt％)、1.7g三嵌段共聚物P123溶于15ml水+25ml乙醇的混合溶液中(间苯二酚、甲醛、三嵌段共聚物、水、乙醇的摩尔比为1:2.2:0.02:55:36)，充分搅拌溶解，用盐酸调节溶液的pH值为1，搅拌1h，将溶液转移至聚四氟反应釜中，在60℃反应36h，然后将得到的物质水洗、过滤、烘干，在N2氛围下，从室温升温到500℃，升温速率为1℃/min，500℃维持3h，从500℃到800℃，升温速率为5℃/min，800℃维持2h，得到有序介孔碳材料；
(2)称取3g钛酸四丁酯、0.4g水和4ml乙醇混合(钛酸四丁酯：水：乙醇的摩尔比为2：5：20)，调节pH为4，搅拌30min，呈黄色透明溶液，滴加到10ml蒸馏水中，剧烈搅拌(搅拌速率为300-400rmp)，得到二氧化钛溶胶，静置陈化2d；
(3)将步骤(1)中制备的有序介孔碳材料2g放入步骤(2)中制得的3g二氧化钛溶胶中(有序介孔碳与二氧化钛溶胶的质量比为：1:1.5)，在循环水下减压超声6h，超声功率为90W，水洗烘干得到固体；
(4)将步骤(3)中得到的固体，在空气中350℃焙烧3h，然后在N2气氛中550℃焙烧4h，得到负载二氧化钛的有序介孔碳催化剂。
实施例3：
(1)称取1.65g间苯二酚、3.0g甲醛(37wt％)、3.5g三嵌段共聚物F127溶于20ml水+20ml乙醇的混合溶液中(间苯二酚、甲醛、三嵌段共聚物、水、乙醇的摩尔比为1:2.5:0.018:28:74)，充分搅拌溶解，用盐酸调节溶液的pH值为3，搅拌1h，将溶液转移至聚四氟反应釜中，在90℃反应24h，然后将得到的物质水洗、过滤、烘干，在N2氛围下，从室温升温到500℃，升温速率为1℃/min，500℃维持5h，从500℃到800℃，升温速率为5℃/min，800℃维持4h，得到有序介孔碳材料；
(2)称取3g钛酸四丁酯、0.6g水和4.9ml乙醇混合(钛酸四丁酯：水：乙醇的摩尔比为1.5：6：18)，调节pH为5，搅拌30min，呈黄色透明溶液，滴加到10ml蒸馏水中，剧烈搅拌(搅拌速率为300-400rmp)，得到二氧化钛溶胶，静置陈化2d；
(3)将步骤(1)中制备的有序介孔碳材料2g放入一定量的步骤(2)中制得的4g二氧化钛溶胶中(有序介孔碳与二氧化钛溶胶的质量比为：1:2)，在循环水下减压超声2h，超声功率为140W，水洗烘干得到固体；
(4)将步骤(3)中得到的固体，在空气中350℃焙烧5h，然后在N2气氛中550℃焙烧3h，得到负载二氧化钛的有序介孔碳催化剂。
有序介孔碳负载纳米二氧化钛光催化氧化难降解有机废水实施例如下：
实施例4：
在100ml COD浓度为400～1000mg/L，BOD5浓度为100～270mg/L的有机废水中添加0.2g上述有序介孔碳负载二氧化钛催化剂，在温度为60℃，300W高压汞灯照射，光照时间为5h，COD的降解率为80％。
实施例5：
在100ml COD浓度为400～1000mg/L，BOD5浓度为100～270mg/L的有机废水中添加0.4g上述有序介孔碳负载二氧化钛催化剂，在温度为50℃，300W高压汞灯照射，光照时间为3h，COD的降解率为82％。
实施例6：
在100ml COD浓度为400～1000mg/L，BOD5浓度为100～270mg/L的有机废水中添加0.5g上述有序介孔碳负载二氧化钛催化剂，在温度为40℃，300W高压汞灯照射，光照时间为2h，COD的降解率为85％。
Claims (10)
1.一种有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂制备方法，其特征在于步骤如下：
1)将间苯二酚、甲醛、三嵌段共聚物、水和乙醇混合，用盐酸调节溶液pH值为1～3，搅拌1～5h后，将此溶液转移至反应釜中，于40～90℃反应24～72h，经水洗、过滤、烘干后，在N2气氛下碳化，得到有序介孔碳材料；
2)取钛酸四丁酯，加入无水乙醇搅拌，得到黄色透明溶液，在搅拌条件下滴加蒸馏水，用盐酸调节pH值为3～5，得到淡黄色透明的二氧化钛溶胶，静置陈化；
3)取步骤1)中制得的有序介孔碳放入步骤2)制得二氧化钛溶胶中，在循环水下减压超声，水洗烘干得到固体；
4)将步骤3)中得到的固体，在空气中350℃焙烧2～5h，然后在N2气氛中焙烧，得到有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1)的三嵌段共聚物为P123或F127。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1)的间苯二酚、甲醛、三嵌段共聚物、水、乙醇的摩尔比为1:2～2.5:0.008～0.02:37～74:28～43。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1)在N2气氛下碳化条件为500℃以下，升温速率为1℃/min，500℃保持2～5h；500～800℃，升温速率为5℃/min，800℃保持1～4h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2)的钛酸四丁酯：水：乙醇的摩尔比为1～2:5～7:15～20。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤3)的有序介孔碳与二氧化钛溶胶的质量比为：1:1～2。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤3)的超声时间为2～10h，超声功率为50～140W。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤4)在N2气氛中焙烧条件是：在N2气氛中550℃焙烧3～5h。
9.有序介孔碳材料负载纳米二氧化钛催化剂在难降解有机废水中的应用，其特征在于，
废水的光催化氧化条件为：反应温度为40～60℃，300W高压汞灯照射，光照时间为2～5h。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征是有机废水COD浓度为：400～1000mg/L，BOD5浓度为100～270mg/L，催化剂用量为：0.2～0.5g/100ml有机废水。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610916398.2A CN106512976A (zh) | 2016-10-20 | 2016-10-20 | 有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂的制备方法及在有机废水处理中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610916398.2A CN106512976A (zh) | 2016-10-20 | 2016-10-20 | 有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂的制备方法及在有机废水处理中的应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106512976A true CN106512976A (zh) | 2017-03-22 |
Family
ID=58332758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610916398.2A Pending CN106512976A (zh) | 2016-10-20 | 2016-10-20 | 有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂的制备方法及在有机废水处理中的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106512976A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107394174A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-11-24 | 鲁东大学 | 一种氧化铁‑介孔碳锂离子电池负极材料的制备方法 |
| CN107999023A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-08 | 河南师范大学 | 载钴有序介孔碳材料的制备方法及其在催化Oxone降解罗丹明B废水中的应用 |
| CN108654586A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-10-16 | 山东大学 | 一种石墨化介孔碳-TiO2复合光催化材料及其制备方法与应用 |
| CN109745978A (zh) * | 2017-11-03 | 2019-05-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 丙烷脱氢催化剂及其制备方法以及丙烷脱氢制丙烯的方法 |
| CN110385118A (zh) * | 2018-04-20 | 2019-10-29 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种三维石墨烯/黑色二氧化钛复合材料及其制备方法和应用 |
| CN111604051A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-01 | 农业农村部环境保护科研监测所 | 一种木质素基有序介孔碳催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111727965A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-10-02 | 南京大学 | 一种壳聚糖包封的介孔碳纳米除草剂的制备及应用 |
| CN116200040A (zh) * | 2023-04-13 | 2023-06-02 | 河北伦特化工集团有限公司 | 一种橡胶沥青稳定剂及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101486459A (zh) * | 2008-11-24 | 2009-07-22 | 南开大学 | 大块状有序介孔碳材料及其制备方法 |
| CN101829555A (zh) * | 2010-05-26 | 2010-09-15 | 上海大学 | 电子束辐照制备二氧化钛/介孔碳复合光催化剂的方法 |
| WO2012026755A2 (ko) * | 2010-08-25 | 2012-03-01 | 광주과학기술원 | 산화철 나노 입자를 포함하는 메조포러스 카본의 제조방법 |
| CN102527365A (zh) * | 2010-12-29 | 2012-07-04 | 中国石油大学(华东) | 二氧化钛-炭复合光催化剂的制备方法及应用方法 |
-
2016
- 2016-10-20 CN CN201610916398.2A patent/CN106512976A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101486459A (zh) * | 2008-11-24 | 2009-07-22 | 南开大学 | 大块状有序介孔碳材料及其制备方法 |
| CN101829555A (zh) * | 2010-05-26 | 2010-09-15 | 上海大学 | 电子束辐照制备二氧化钛/介孔碳复合光催化剂的方法 |
| WO2012026755A2 (ko) * | 2010-08-25 | 2012-03-01 | 광주과학기술원 | 산화철 나노 입자를 포함하는 메조포러스 카본의 제조방법 |
| CN102527365A (zh) * | 2010-12-29 | 2012-07-04 | 中国石油大学(华东) | 二氧化钛-炭复合光催化剂的制备方法及应用方法 |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107394174A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-11-24 | 鲁东大学 | 一种氧化铁‑介孔碳锂离子电池负极材料的制备方法 |
| CN107394174B (zh) * | 2017-07-28 | 2020-10-09 | 鲁东大学 | 一种氧化铁-介孔碳锂离子电池负极材料的制备方法 |
| CN109745978B (zh) * | 2017-11-03 | 2022-03-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 丙烷脱氢催化剂及其制备方法以及丙烷脱氢制丙烯的方法 |
| CN109745978A (zh) * | 2017-11-03 | 2019-05-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 丙烷脱氢催化剂及其制备方法以及丙烷脱氢制丙烯的方法 |
| CN107999023A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-08 | 河南师范大学 | 载钴有序介孔碳材料的制备方法及其在催化Oxone降解罗丹明B废水中的应用 |
| CN110385118A (zh) * | 2018-04-20 | 2019-10-29 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种三维石墨烯/黑色二氧化钛复合材料及其制备方法和应用 |
| CN110385118B (zh) * | 2018-04-20 | 2022-05-10 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种三维石墨烯/黑色二氧化钛复合材料及其制备方法和应用 |
| CN108654586A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-10-16 | 山东大学 | 一种石墨化介孔碳-TiO2复合光催化材料及其制备方法与应用 |
| CN108654586B (zh) * | 2018-05-07 | 2020-12-25 | 山东大学 | 一种石墨化介孔碳-TiO2复合光催化材料及其制备方法与应用 |
| CN111727965A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-10-02 | 南京大学 | 一种壳聚糖包封的介孔碳纳米除草剂的制备及应用 |
| CN111727965B (zh) * | 2020-06-11 | 2022-02-08 | 南京大学 | 一种壳聚糖包封的介孔碳纳米除草剂的制备及应用 |
| CN111604051A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-01 | 农业农村部环境保护科研监测所 | 一种木质素基有序介孔碳催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111604051B (zh) * | 2020-06-19 | 2023-03-10 | 农业农村部环境保护科研监测所 | 一种木质素基有序介孔碳催化剂及其制备方法和应用 |
| CN116200040A (zh) * | 2023-04-13 | 2023-06-02 | 河北伦特化工集团有限公司 | 一种橡胶沥青稳定剂及其制备方法 |
| CN116200040B (zh) * | 2023-04-13 | 2023-08-18 | 河北伦特化工集团有限公司 | 一种橡胶沥青稳定剂及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106512976A (zh) | 有序介孔碳负载纳米二氧化钛催化剂的制备方法及在有机废水处理中的应用 | |
| Shavisi et al. | Application of solar light for degradation of ammonia in petrochemical wastewater by a floating TiO2/LECA photocatalyst | |
| Noorimotlagh et al. | The visible-light photodegradation of nonylphenol in the presence of carbon-doped TiO2 with rutile/anatase ratio coated on GAC: Effect of parameters and degradation mechanism | |
| Foo et al. | Decontamination of textile wastewater via TiO2/activated carbon composite materials | |
| Chen et al. | Iron pillared vermiculite as a heterogeneous photo-Fenton catalyst for photocatalytic degradation of azo dye reactive brilliant orange X-GN | |
| Taoufik et al. | Improvement of the adsorption properties of an activated carbon coated by titanium dioxide for the removal of emerging contaminants | |
| Yip et al. | Chemical-vapor-deposited copper on acid-activated bentonite clay as an applicable heterogeneous catalyst for the photo-Fenton-like oxidation of textile organic pollutants | |
| Ilinoiu et al. | Photocatalytic activity of a nitrogen-doped TiO2 modified zeolite in the degradation of Reactive Yellow 125 azo dye | |
| Wen et al. | Reuse of sewage sludge as a catalyst in ozonation–efficiency for the removal of oxalic acid and the control of bromate formation | |
| Liang et al. | The effect of erbium on the adsorption and photodegradation of orange I in aqueous Er3+-TiO2 suspension | |
| Guo et al. | Ultrasonic-assisted synthesis of mesoporous g-C3N4/Na-bentonite composites and its application for efficient photocatalytic simultaneous removal of Cr (VI) and RhB | |
| Zhuang et al. | Advanced treatment of biologically pretreated coal gasification wastewater by a novel heterogeneous Fenton oxidation process | |
| CN108212158B (zh) | 一种芬顿催化剂及其制备方法和用途 | |
| Zhang et al. | Floating photocatalysts based on loading Bi/N-doped TiO 2 on expanded graphite C/C (EGC) composites for the visible light degradation of diesel | |
| Liu et al. | Efficient photocatalytic degradation of 4‐nitrophenol over graphene modified TiO2 | |
| CN101774676A (zh) | 处理高浓度工业有机废水的方法及相关催化剂 | |
| Wei et al. | A new catalytic composite of bentonite-based bismuth ferrites with good response to visible light for photo-Fenton reaction: application performance and catalytic mechanism | |
| Zhou et al. | Photodegradation of Orange II using waste paper sludge-derived heterogeneous catalyst in the presence of oxalate under ultraviolet light emitting diode irradiation | |
| Ali et al. | Polyacrylamide hybrid nanocomposites hydrogels for efficient water treatment | |
| An et al. | Fe-doped g-C3N4 synthesized by supramolecular preorganization for enhanced photo-Fenton activity | |
| Mahanna et al. | Enhanced catalytic oxidation of reactive dyes by reuse of adsorption residuals as a heterogeneous catalyst with persulfate/UV process | |
| Chekem et al. | Effective coupling of phenol adsorption and photodegradation at the surface of micro-and mesoporous TiO 2-activated carbon materials | |
| Velumani et al. | Conversion of novel tannery sludge-derived biochar/TiO2 nanocomposite for efficient removal of Cr (VI) under UV light: photocatalytic performance and mechanism insight | |
| Mandor et al. | A flow-circulation reactor for simultaneous photocatalytic degradation of ammonia and phenol using N-doped ZnO beads | |
| Vedichi et al. | Enhanced microwave and photocatalytic decomposition of synthetic lignin wastewater by TiO2 nanoparticles coated on activated carbon |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170322 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |