CN106582881A - 具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光催化剂合成技术领域，具体一种具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂及其制备和应用。本发明采用五氯化铌为铌源，在一定温度下水解首先制得氢氧化铌，然后以芳醇为有机溶剂，使上述氢氧化铌在溶剂热条件下与芳醇分子发生缩合反应，所得固体物经离心分离、洗涤、干燥后得到表面嫁接芳醇的氢氧化铌。本发明制得的表面嫁接芳醇的氢氧化铌为黄色粉末，能有效吸收可见光，在可见光照射下对污染物罗丹明B、甲基橙、苯酚降解，苯甲醇选择性氧化制备苯甲醛，重金属离子六价铬Cr(VI)还原与氯酚类污染物还原脱氯等反应均表现出极好的催化活性，并且无毒、高效、不易失活、适用范围广，在光催化领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于光催化剂合成技术领域，具体涉及一种具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂及其制备和应用。
背景技术
半导体光催化技术是一种新型的环境治理技术，它利用太阳能作为驱动力，产生电子-空穴对，利用具有强氧化能力的空穴能将难降解的污染物完全分解，或者利用光生电子还原去除废水中的有毒重金属离子，而且大多数半导体光催化剂化学性质稳定，在使用过程中不会产生新的污染，半导体光催化技术的发展为深度处理环境污染提供了有效途径(M.R.Hoffmann,et al.Environmental applications of semiconductorphotocatalysis,Chemical Reviews,1995,95,69-96；X.C.Wang,et al.Advances inphotocatalysis in China,Chinese Journal of Catalysis,2013,524-535；A.Komano,etal.Titanium dioxide photocatalytic decomposition of ethyl-S-dimethylaminoethyl methylphosph-onothiolate(VX)in aqueous phase,AppliedCatalysis B:Environmental,2013,134-135,19-25)。同时，异相光催化还可用于有机化合物的选择性合成领域，光催化选择性氧化-还原反应体系通常在简单温和的条件下即可进行，避免了传统有机合成中所使用的复杂步骤和苛刻条件，为有机合成提供了一种绿色途径(徐艺军,等.光催化选择性氧化还原体系在有机合成中的研究进展,中国科学:化学,2011,41,1097-1111；S.Higashimoto,et al.Effect of surface treatment on theselective photocatalytic oxidation of benzyl alcohol into benzaldehyde byO2on TiO2under visible light,Topics in Catalysis,2010,53,578-583；许宜铭,等.氟离子对二氧化钛选择性光催化氧化环己烷的影响,化学学报,2010,68,471-475)。
目前用于污染物去除与选择性合成的光催化剂多为TiO2基材料，这是由于TiO2具有光稳定性好、成分简单、易制备且无毒等优点。但是，TiO2的带隙能是3.2eV，对应着387nm的光，这意味着它只能吸收太阳光谱中仅占3-5％的紫外光。为了拓展TiO2在可见光区的响应，各种过渡金属阳离子或者阴离子掺杂型TiO2光催化材料应运而生，但是金属离子掺杂易在TiO2的禁带中引入深杂质能级，成为电子和空穴的复合中心，并存在热不稳定性因素(V.Stengl,et al.Ge4+doped TiO2for stoichiometric degradation of warfareagents,Journal of Hazardous Materials,2012,227-228,62-67；沈忠,等.模拟太阳光下鍺掺杂纳米TiO2对化学毒剂的降解性能,无机材料学报,2016,31,427-433)；而阴离子掺杂，如N、S等则削弱了空穴的氧化能力，而且通常的合成方法可引入的离子掺杂量较低，对可见光吸收性能的改善有限(T.C.Jagadale,et al.N-doped TiO2nanoparticle basedvisible light photocatalyst by modified peroxide sol-gel method,Journal ofPhysical Chemistry C,2008,112,14595-14602；Y.S.Jiang,et al.Improved visible-light photocatalytic activity of NaTaO3with perovskite-like structure viasulfur anion doping,Applied Catalysis B:Environmental,2015,166-167,104-111)。最近，有研究报道在TiO2表面嫁接金属离子如Cu(II)、Fe(III)可有效改善TiO2的可见光吸收特性与光催化性能(M.Miyauchi,et al. Visible-light-sensitive photocatalysts:nanocluster-grafted titanium dioxide for indoor environmental remediation,Journal of Physical Chemistry Letters,2016,7,75-84)。
除了TiO2基光催化材料，含铌化合物是另一类绿色光催化剂，因其环境友好、高的稳定性与催化性能，近年来受到研究者们的广泛关注。目前对碱金属铌酸盐和晶态氧化铌光催化剂的研究相对较多(T.Tanaka,et al.Synthesis of niobium oxidenanoparticles with plate morphology utilizing solvothermal reaction and theirperformances for selective photooxidation,Applied Catalysis B:Environmental,2016,182,469-475；K.J.Zhu,et al.Modified solvothermal strategy forstraightforward synthesis of cubic NaNbO3nanowires with enhancedphotocatalytic H2evolution,Journal of Physical Chemistry C,2015,119,25956-25964)，而对无定型氢氧化铌的光催化研究相对较少。近来有研究报道相对于传统的晶态氧化物，无定型氧化物或氢氧化物及其复合催化剂在可见光照射下显示出更高的光催化活性，这主要归因于无定型氧化物优异的电子迁移能力、高的比表面积及由此产生的强吸附能力(Q.Wang,et al.Synergistic photosensitized removal of Cr(VI)and RhodamineB dye on amorphous TiO2under visible light irradiation,Journal of HazardousMaterials,2013,247,135-144)。而且，相对于晶型氧化铌，无定型氢氧化铌含有大量的缺陷或表面羟基，可与嫁接分子间形成丰富的化学键，如此得到的表面改性催化剂可见光吸收性能好、光催化活性稳定。为了得到光吸收与氧化性能优异的可见光催化剂，以五氯化铌为铌源，经由水解反应首先制得无定型氢氧化铌Nb(OH)5，然后以芳醇为有机溶剂，通过溶剂热条件下的缩合反应，制得表面嫁接芳醇的Nb(OH)5，本发明的这一可见光催化剂及其制备方法尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂及其制备和应用。
具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂，其氢氧化铌与芳醇分子间以-Nb-O-C-键相连接。
具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)向去离子水中加入五氯化铌，将得到的五氯化铌混合液置于带有冷凝回流装置的油浴中进行水解反应，然后将所得固体物离心分离、水洗并干燥后首先制得氢氧化铌粉末；
(2)将步骤(1)制得的氢氧化铌粉末加入到芳醇溶剂中，超声分散后，将所得混合悬浮液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封后置于干燥箱中进行溶剂热反应；
(3)反应釜室温冷却后，先将所得沉淀物离心分离、然后用正己烷洗涤3次、丙酮洗涤3次，所得固体物于60℃干燥后即制得表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂。
进一步，所述的步骤(1)中五氯化铌的量为体积份每100份去离子水中加入重量份0.5～3份五氯化铌。
进一步，所述的步骤(1)中所用油浴装置的温度为110～150℃，加热时间为3～9h。
进一步，所述的步骤(2)中所用的芳醇溶剂可以为：苯甲醇BA、4-甲氧基苯甲醇MBA、2-苯乙醇2-PEA、1-苯乙醇1-PEA、4-异丙基苯甲醇IPBA与4-(三氟甲基)苯甲醇TFBA中的任一种。
进一步，所述的步骤(2)中氢氧化铌的加入量为体积份每50份芳醇溶剂中加入重量份为0.5～2份的Nb(OH)5。
进一步，所述的步骤(2)中溶剂热反应的温度为120～180℃，溶剂热反应时间为8～24h。
通过调节五氯化铌的水解温度与时间、所用芳醇分子结构、氢氧化铌用量与溶剂热温度等制备条件可控制表面嫁接芳醇氢氧化铌可见光催化剂的组成、光吸收性能与光催化活性。
具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂在污染物罗丹明B、甲基橙、苯酚降解，苯甲醇选择性氧化制备苯甲醛，Cr(VI)还原与氯酚类污染物还原脱氯等方面的应用。
有益效果：
(1)本发明经由溶剂热条件下的缩合反应，氢氧化铌与芳醇分子间以-Nb-O-C-键相连接，与通过物理吸附作用的染料敏化可见光催化剂相比，如此制得的表面嫁接芳醇的氢氧化铌具有更高的稳定性。
(2)本发明的制备方法中所用芳醇既为有机溶剂，同时也是氢氧化铌表面嫁接的有机配体，更重要的是芳醇分子结构的多样化使得所制表面嫁接芳醇氢氧化铌的光吸收性能与光催化活性更加易于调控。
(3)本发明所制表面嫁接芳醇光催化剂中的氢氧化铌为无定型结构，具有优异的电荷迁移能力、高的比表面积及由此产生的强吸附能力。
(4)本发明在光催化反应中，表面嫁接芳醇的氢氧化铌吸收可见光发生电荷迁移，一方面形成表面有机芳醇自由基，可降解染料、苯酚等有机污染物，通过调控溶剂等实验条件还可用于选择性合成；另一方面注入氢氧化铌的光电子可用于重金属污染物Cr(VI)还原或氯酚类污染物的还原脱氯。因此，本发明所制备的表面嫁接芳醇的氢氧化铌具有广谱光催化性能，既可用于光氧化反应，也可用于光还原体系。
本发明的表面嫁接芳醇的氢氧化铌具有广谱可见光催化活性，在可见光照射下对污染物罗丹明B、甲基橙、苯酚的光氧化降解，苯甲醇的选择性氧化，Cr(VI)的光还原去除与氯酚类污染物的还原脱氯，均表明出良好的催化效果。本发明所制备表面嫁接芳醇的氢氧化铌用于光降解污染物或光还原Cr(VI)的反应条件为：浓度为20mg/L的污染物溶液50mL加入一玻璃反应器中，然后再加入所制光催化剂50mg，室温搅拌下可见光照射0.2～4h，污染物的去除率高于96％。本发明所制备表面嫁接芳醇的氢氧化铌用于苯甲醇选择性氧化的反应条件为：10mL乙腈与10mg所制光催化剂加入到一玻璃反应器中，然后再加入0.5mmol苯甲醇，密封反应器，室温搅拌下可见光照射4～8h，苯甲醇的转化率高于94％，生成目标产物苯甲醛的选择性均大于98％。本发明所制备表面嫁接芳醇的氢氧化铌用于氯酚还原脱氯的反应条件为：40mL去离子水、10mL甲醇与50mg所制光催化剂加入一玻璃反应器中，然后再加入一定量的氯酚浓溶液，使氯酚的初始浓度为20mg/L，并通氮气15分钟，室温搅拌下可见光照射1～5h，氯酚中氯离子的脱除率高达95％以上。其中所用可见光源可以是配有420nm截止型滤光片的300W氙灯、300W卤钨灯或太阳光。
附图说明
图1为实施例1中表面嫁接苯甲醇BA的氢氧化铌[用Nb(OH)5-BA表示]与空白氢氧化铌的红外光谱图，其中-Nb-O-C-键的出现表明芳醇与氢氧化铌间的成功键合。
图2为实施例2中表面嫁接4-甲氧基苯甲醇MBA的氢氧化铌[用Nb(OH)5-MBA表示]的透射电镜图片，表明氢氧化铌-MBA颗粒分布均匀，大小约为10～15nm。
图3为实施例2中表面嫁接4-甲氧基苯甲醇MBA的氢氧化铌[用Nb(OH)5-MBA表示]与空白氢氧化铌的紫外-可见吸收光谱图，表明所制备的氢氧化铌-MBA具有明显的可见光吸收。
图4为实施例3中表面嫁接1-苯乙醇(1-PEA)的氢氧化铌[用Nb(OH)5-1-PEA表示]降解苯酚的循环使用效果图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明:
实施例1：
具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
向100mL去离子水中加入2g NbCl5，将所得混合液置于带有冷凝回流装置的130℃油浴中反应6h，反应结束后，所得固体物经离心分离、蒸馏水洗涤3次、60℃干燥制得白色Nb(OH)5粉末；然后将制得的1.5g的氢氧化铌加入到80mL苯甲醇BA中，并超声分散30分钟，将所得混合悬浮液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封后置于干燥箱中在150℃条件下进行溶剂热处理12h；反应釜室温冷却后，将所得沉淀物离心分离、分别用正己烷与丙酮各洗涤3次，60℃干燥后即制得淡黄色的表面嫁接苯甲醇BA的氢氧化铌，可用Nb(OH)5-BA表示。
将浓度为20mg/L的染料污染物罗丹明B溶液50mL加入一玻璃反应器中，然后再加入所制光催化剂Nb(OH)5-BA 50mg，室温搅拌下经配有420nm滤光片的300W氙灯照射0.2h，污染物罗丹明B的降解率为97.6％。
对比例1
具体过程与实施例1相同，只是用乙醇代替苯甲醇作为溶剂热处理的有机溶剂，制得表面嫁接乙醇的氢氧化铌[用Nb(OH)5-乙醇表示]。同样，用配有420nm滤光片的300W氙灯照射0.2h，染料污染物罗丹明B的降解率仅为23.8％。明显低于实施例1中Nb(OH)5-BA光催化体系罗丹明B的降解率97.6％。
对比例2
具体过程与实施例1相同，只是用苯代替苯甲醇作为溶剂热处理的有机溶剂，制得表面苯改性的氢氧化铌[用Nb(OH)5-苯表示]。同样，用配有420nm滤光片的300W氙灯照射0.2h，染料污染物罗丹明B的降解率仅为11.2％。明显低于实施例1中Nb(OH)5-BA光催化体系罗丹明B的降解率97.6％。
对比例3
不经过NbCl5的水解反应，直接由NbCl5与苯甲醇进行溶剂热处理制备表面嫁接苯甲醇的NbCl5，其具体步骤为：2gNbCl5加入到80mL苯甲醇中，超声分散30分钟后，将所得混合液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封后于干燥箱中150℃反应12h；室温冷却后，将所得沉淀物离心分离、分别用正己烷与丙酮各洗涤3次，60℃干燥后制得表面嫁接苯甲醇的NbCl5[用NbCl5-BA表示]。
经过配有420nm滤光片的300W氙灯照射0.2h，染料污染物罗丹明B的降解率仅为32.5％。明显低于实施例1中Nb(OH)5-BA光催化体系罗丹明B的降解率97.6％。
对比例4
采用结晶五氧化二铌Nb2O5为铌源，直接与苯甲醇进行溶剂热处理制备表面嫁接苯甲醇的Nb2O5，其具体步骤为：2g Nb2O5加入到80mL苯甲醇中，超声分散30分钟后，将所得混合液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封后于干燥箱中150℃反应12h；室温冷却后，将所得沉淀物离心分离、分别用正己烷与丙酮各洗涤3次，60℃干燥后制得表面嫁接苯甲醇的Nb2O5[用Nb2O5-BA表示]。
经过配有420nm滤光片的300W氙灯照射0.2h，染料污染物罗丹明B的降解率仅为20.3％。明显低于实施例1中Nb(OH)5-BA光催化体系罗丹明B的降解率97.6％。
表1对比例1～4和实施例1中的各种催化剂可见光照射下降解罗丹明B的效果比较
从表1可看出，光催化剂的结构组成与制备方法对污染物罗丹明B的降解率影响很大。
实施例2：
具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
向100mL去离子水中加入1gNbCl5，将所得混合液置于带有冷凝回流装置的150℃油浴中反应3h，反应结束后，所得固体物经离心分离、蒸馏水洗涤3次、60℃干燥制得白色氢氧化铌粉末；然后将2.4g制得的氢氧化铌加入到60mL4-甲氧基苯甲醇MBA中，并超声分散30分钟，将所得混合悬浮液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封后置于干燥箱中在120℃条件下进行溶剂热处理24h；反应釜室温冷却后，将所得沉淀物离心分离、分别用正己烷与丙酮各洗涤3次，60℃干燥后即制得黄色的表面嫁接4-甲氧基苯甲醇MBA的氢氧化铌，可用Nb(OH)5-MBA表示。
将浓度为20mg/L的染料污染物甲基橙溶液50mL加入一玻璃反应器中，然后再加入所制光催化剂Nb(OH)5-MBA 50mg，室温搅拌下经300W卤钨灯照射1h，染料污染物甲基橙的降解率可达97.0％。
实施例3：
具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
向100mL去离子水中加入3gNbCl5，将所得混合液置于带有冷凝回流装置的110℃油浴中反应9h，反应结束后，所得固体物经离心分离、蒸馏水洗涤3次、60℃干燥制得白色氢氧化铌粉末；然后将0.5g制得的氢氧化铌加入到50mL1-苯乙醇1-PEA中，超声分散30分钟，将所得混合悬浮液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封后置于干燥箱中在180℃条件下进行溶剂热处理8h；反应釜室温冷却后，将所得沉淀物离心分离、分别用正己烷与丙酮各洗涤3次，60℃干燥后即制得黄色的表面嫁接1-苯乙醇(1-PEA)的氢氧化铌，可用Nb(OH)5-1-PEA表示。
将浓度为20mg/L的有机污染物苯酚溶液50mL加入一玻璃反应器中，然后再加入所制光催化剂Nb(OH)5-1-PEA 50mg，室温搅拌下经配有420nm滤光片的300W氙灯照射1.5h，污染物苯酚的降解率可达98.2％。
把体系中的Nb(OH)5-1-PEA光催化剂通过离心过滤分离出来进行第二次循环反应。把分离出的Nb(OH)5-1-PEA催化剂重新加入浓度为20mg/L的苯酚溶液50mL中，然后用配有420nm滤光片的300W 氙灯照射1.5h，苯酚的降解率为97.5％。
这样的催化剂循环使用重复进行五次，实验结果如图4。
实施例4：
具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
向100mL去离子水中加入0.5g氢氧化铌，将所得混合液置于带有冷凝回流装置的140℃油浴中反应5h，反应结束后，所得固体物经离心分离、蒸馏水洗涤3次、60℃干燥制得白色氢氧化铌粉末；然后将1g制得的氢氧化铌加入到50mL 2-苯乙醇2-PEA中，超声分散30分钟，将所得混合悬浮液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封后置于干燥箱中在140℃条件下进行溶剂热处理15h；反应釜室温冷却后，将所得沉淀物离心分离、分别用正己烷与丙酮各洗涤3次，60℃干燥后即制得黄色的表面嫁接2-苯乙醇(2-PEA)的氢氧化铌，可用Nb(OH)5-2-PEA表示。
将10mL乙腈与10mg所制光催化剂Nb(OH)5-2-PEA加入到一玻璃反应器中，然后再加入0.5mmol苯甲醇，密封反应器，室温搅拌下经由300W卤钨灯照射4h，苯甲醇氧化为苯甲醛的转化率为98％。
实施例5
具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
向100mL去离子水中加入1.5g氢氧化铌，将所得混合液置于带有冷凝回流装置的140℃油浴中反应5h，反应结束后，所得固体物经离心分离、蒸馏水洗涤3次、60℃干燥制得白色氢氧化铌粉末；然后将2g制得的氢氧化铌加入到70mL 4-异丙基苯甲醇IPBA中，超声分散30分钟，将所得混合悬浮液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封后置于干燥箱中在160℃条件下进行溶剂热处理12h；反应釜室温冷却后，将所得沉淀物离心分离、分别用正己烷与丙酮各洗涤3次，60℃干燥后即制得黄色的表面嫁接4-异丙基苯甲醇IPBA的Nb(OH)5，可用Nb(OH)5-IPBA表示。
将浓度为20mg/L的重金属离子Cr(VI)溶液50mL加入一玻璃反应器中，然后再加入所制光催化剂Nb(OH)5-IPBA 50mg，室温搅拌下经300W卤钨灯照射2h，重金属离子Cr(VI)的去除率可达97.0％。
实施例6
具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
向100mL去离子水中加入2.5g氢氧化铌，将所得混合液置于带有冷凝回流装置的120℃油浴中反应7h，反应结束后，所得固体物经离心分离、蒸馏水洗涤3次、60℃干燥制得白色氢氧化铌粉末；然后将1.6g制得的氢氧化铌加入到80mL4-(三氟甲基)苯甲醇TFBA中，超声分散30分钟，将所得混合悬浮液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封后置于干燥箱中在170℃条件下进行溶剂热处理10h；反应釜室温冷却后，将所得沉淀物离心分离、分别用正己烷与丙酮各洗涤3次，60℃干燥后即制得黄色的表面嫁接4-(三氟甲基)苯甲醇TFBA的氢氧化铌，可用Nb(OH)5-TFBA表示。
将40mL去离子水、10mL甲醇与50mg所制光催化剂Nb(OH)5-TFBA加入一玻璃反应器中，然后再加入一定量的2,4-二氯苯酚浓溶液，使2,4-二氯苯酚的初始浓度为20mg/L，并通氮气15分钟，室温搅拌下经配有420nm滤光片的300W氙灯照射1.5h，2,4-二氯苯酚中氯离子的脱除率可达95.6％。
实施例7
采用实施例1中的合成方法制备Nb(OH)5-BA光催化剂。
将50mg所制光催化剂Nb(OH)5-BA加入到浓度为20mg/L的50mL Cr(VI)溶液中，室温搅拌下经300W卤钨灯照射1.5h，重金属离子Cr(VI)的去除率可达96.4％。
实施例8
采用实施例2中的合成方法制备Nb(OH)5-MBA光催化剂。
将50mg所制光催化剂Nb(OH)5-MBA加入到40mL去离子水与10mL甲醇的混合溶液中，然后再加入一定量的2,4,6-三氯苯酚浓溶液，使2,4,6-三氯苯酚的初始浓度为20mg/L，并通氮气15分钟，室温搅拌下经配有420nm滤光片的300W氙灯照射1.2h，2,4,6-三氯苯酚中氯离子的脱除率可达96.0％。
实施例9
采用实施例6中的合成方法制备Nb(OH)5-TFBA光催化剂。
将50mg所制光催化剂Nb(OH)5-TFBA加入到浓度为20mg/L的50mL甲基橙溶液中，室温搅拌下经300W卤钨灯照射2h，染料污染物甲基橙的降解率为96.2％。
实施例10
采用实施例2中的合成方法制备Nb(OH)5-MBA光催化剂。
将10mg所制光催化剂Nb(OH)5-MBA加入到10mL乙腈中，并加入0.5mmol苯甲醇，然后密封反应器并将其放到太阳光下，选择光照充足的上午九点到下午五点时间段，在搅拌的情况下照射反应8h，结束反应，苯甲醇经由光催化氧化选择性生成苯甲醛的转化率为94.5％。
实施例11
采用实施例3中的合成方法制备Nb(OH)5-1-PEA光催化剂。
将浓度为20mg/L的有机污染物苯酚溶液50mL加入一玻璃反应器中，然后再加入所制光催化剂Nb(OH)5-1-PEA 50mg，密封反应器并将其放到太阳光下，选择光照充足的上午九点到下午五点时间段，在搅拌的情况下照射反应4h，污染物苯酚的降解率为96.1％。
实施例12
采用实施例1中的合成方法制备Nb(OH)5-BA光催化剂。
将50mg所制光催化剂Nb(OH)5-BA加入到40mL去离子水与10mL甲醇的混合溶液中，然后再加入一定量的2,4-二氯苯酚浓溶液，使2,4-二氯苯酚的初始浓度为20mg/L，密封反应器并通氮气15分钟，然后将其放到太阳光下，选择光照充足的上午九点到下午五点时间段，在搅拌的情况下照射反应5h，2,4-二氯苯酚中氯离子的脱除率可达95.2％。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂，其特征在于，氢氧化铌与芳醇分子间是以-Nb-O-C-键相连接。
2.具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 向去离子水中加入五氯化铌，将得到的五氯化铌混合液置于带有冷凝回流装置的油浴中进行水解反应，然后将所得固体物离心分离、水洗并干燥后首先制得氢氧化铌粉末；
(2) 将步骤(1)制得的氢氧化铌粉末加入到芳醇溶剂中，超声分散后，将所得混合悬浮液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封后置于干燥箱中进行溶剂热反应；
(3) 反应釜室温冷却后，先将所得沉淀物离心分离、然后用正己烷洗涤3次、丙酮洗涤3次，所得固体物于60℃干燥后即制得表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂。
3.根据权利要求2所述的具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中五氯化铌的加入量为体积份每100份去离子水中加入重量份0.5～3份五氯化铌。
4.根据权利要求2所述的具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中所用油浴装置的温度为110～150℃，加热时间为3～9h。
5.根据权利要求2所述的具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中所用的有机溶剂芳醇可以为：苯甲醇BA、4-甲氧基苯甲醇MBA、2-苯乙醇2-PEA、1-苯乙醇1-PEA、4-异丙基苯甲醇IPBA与4-(三氟甲基)苯甲醇TFBA中的任一种。
6.根据权利要求2所述的具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中氢氧化铌的加入量为体积份每50份芳醇溶剂中加入重量份0.5～2份氢氧化铌。
7.根据权利要求2所述的具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中溶剂热处理的温度为120～180℃，溶剂热反应时间为8～24h。
8.权利要求1与2所述的具有广谱催化性能的表面嫁接芳醇的氢氧化铌可见光催化剂在污染物罗丹明B、甲基橙、苯酚降解，苯甲醇选择性氧化制备苯甲醛，Cr(VI)还原与氯酚类污染物还原脱氯等方面的应用。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116078440A (zh) * | 2023-01-17 | 2023-05-09 | 中山大学 | 一种高效吸附降解苯甲醛的多孔光催化凝胶及其制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101456585A (zh) * | 2009-01-04 | 2009-06-17 | 武汉理工大学 | 一种尿素改性的高光催化活性二氧化钛空心微球的原位自转变制备方法 |
| CN103540318A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-01-29 | 上海大学 | 稀土配合物嫁接的发光二氧化钛介孔微球的制备方法 |
| CN105709793A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-06-29 | 苏州大学 | 硫化镉纳米粒子修饰的五氧化二铌纳米棒/氮掺杂石墨烯复合光催化剂、制备方法与应用 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101456585A (zh) * | 2009-01-04 | 2009-06-17 | 武汉理工大学 | 一种尿素改性的高光催化活性二氧化钛空心微球的原位自转变制备方法 |
| CN103540318A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-01-29 | 上海大学 | 稀土配合物嫁接的发光二氧化钛介孔微球的制备方法 |
| CN105709793A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-06-29 | 苏州大学 | 硫化镉纳米粒子修饰的五氧化二铌纳米棒/氮掺杂石墨烯复合光催化剂、制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SARINA SARINA ET AL.: "Driving selective aerobic oxidation of alkyl aromatics by sunlight on alcohol grafted metal hydroxides", 《CHEMICAL SCIENCE》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116078440A (zh) * | 2023-01-17 | 2023-05-09 | 中山大学 | 一种高效吸附降解苯甲醛的多孔光催化凝胶及其制备方法和应用 |
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