CN107442100B - 多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法及应用 - Google Patents
多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107442100B CN107442100B CN201710766199.2A CN201710766199A CN107442100B CN 107442100 B CN107442100 B CN 107442100B CN 201710766199 A CN201710766199 A CN 201710766199A CN 107442100 B CN107442100 B CN 107442100B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- porous hollow
- photocatalyst
- precursor
- nagao
- hollow structure
- 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
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 41
- QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N gallium(III) oxide Inorganic materials O=[Ga]O[Ga]=O QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims abstract description 31
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 28
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 23
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 11
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 11
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 8
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 24
- 229960000282 metronidazole Drugs 0.000 description 12
- VAOCPAMSLUNLGC-UHFFFAOYSA-N metronidazole Chemical compound CC1=NC=C([N+]([O-])=O)N1CCO VAOCPAMSLUNLGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 10
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 10
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 10
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 5
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000272186 Falco columbarius Species 0.000 description 1
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 229910007486 ZnGa2O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 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
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003390 teratogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
Images
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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/08—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of gallium, indium or thallium
-
- 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
-
- 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
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/031—Precipitation
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/038—Precipitation; Co-precipitation to form slurries or suspensions, e.g. a washcoat
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
-
- 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
- C02F2101/305—Endocrine disruptive agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
本发明公开了一种多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，具体步骤如下：氧化镓和碳酸钠，于马弗炉内焙烧，自然冷却后获得NaGaO2前驱体；将制得的NaGaO2前驱体和超纯水混合，然后逐滴加入盐酸溶液，继续搅拌10min后密封；将制得的悬浊液置于烘箱中反应，自然冷却到室温，溶液中出现白色沉淀；将白色沉淀洗涤、离心、干燥，即可获得具有不同形貌结构的GaOOH前驱体；将GaOOH前驱体于马弗炉内焙烧即可获得多孔空心结构Ga2O3。本发明公开的多孔空心结构三氧化二镓光催化剂制备方法简单、能耗低；本发明公开的制备方法所制备的多孔空心结构三氧化二镓的纯度高。
Description
技术领域
本发明属于抗生素废水处理材料技术领域，具体涉及处理抗生素废水的多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法及应用。
背景技术
抗生素的广泛使用导致其大量的存在于水体中，不仅影响了水体中微生物的数量及种群的减少，破坏了水体自身对污染物的净化能力，而且部分抗生素还具有致癌和致畸的作用，直接影响水体的生态平衡，乃至人类的生命健康。目前，虽然我国生活污水处理技术已经趋于成熟，但处理水中微量难降解抗生素废水的技术却十分缺乏。抗生素废水毒性大，生物降解性能差，处理难度大，采用传统的废水处理方法如吸附法、电化学和膜过滤技术无法彻底将其去除，而且会导致二次污染。生物处理法则因抗生素对微生物的毒性限制了微生物的生长从而不能达到理想的降解效果。因此，研究新型高效的技术用以处理微量难降解抗生素废水已成为环境保护技术领域亟待解决的一个难题。目前光催化氧化技术因其能耗低，矿化度高，反应条件温和等优点被广泛用于难降解有机废水的研究，在解决环境问题方面有着良好的应用前景。
镓系催化剂是目前研究较多的光催化剂之一，包括AgGaO2、ZnGa2O4、NiGa2O4、Ga2O3等，被广泛的用于处理各种难降解的有机污染物。镓系催化剂也为d10电子结构光催化剂，一般为宽带隙半导体。它们价带导带上空穴和电子的电位高，可以有效的氧化表面吸附的水或氧气，产生一系列活性自由基，进而分解有机物。大量的研究表明光催化剂的形貌结构对其性能影响较大，采用无模板法合成具有多孔和空心结构的光催化剂是研究的热点之一。目前，关于多孔空心结构Ga2O3光催化降解抗生素的研究还鲜有报道。因此，研究形貌结构对Ga2O3光催化性能的影响规律具有重要的理论意义。这不仅丰富了形貌调控理论内容，而且对于开发新型镓系半导体光催化具有重要的参考价值。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法及应用，制备方法简单、能耗低，所制备的多孔空心结构三氧化二镓光催化剂纯度高、结晶度好且光催化性能良好。
本发明的目的是以下述方式实现的：
多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，具体步骤如下：
（1）称取氧化镓和碳酸钠，将其研磨混合均匀，于马弗炉内850-900℃焙烧12-15h，自然冷却后获得NaGaO2前驱体；其中氧化镓和碳酸钠的摩尔比为1:1；
（2）将步骤（1）制得的NaGaO2前驱体和超纯水混合，NaGaO2前驱体和超纯水的配比为2mmol:30mL，超声震荡，然后在搅拌状态下逐滴加入盐酸溶液，使所生成的悬浊液的pH值控制在2.8-9.0范围内，继续搅拌10min后密封；
（3）将步骤（2）制得的悬浊液置于烘箱中反应，反应结束后，自然冷却到室温，溶液中出现白色沉淀；
（4）将步骤（3）获得的白色沉淀洗涤、离心、干燥，即可获得具有不同形貌结构的GaOOH前驱体；
（5）将步骤（4）获得的GaOOH前驱体于马弗炉内焙烧即可获得多孔空心结构Ga2O3。
所述步骤（3）中烘箱的温度为70-80℃，反应时间为12-24h。
所述步骤（5）中的焙烧温度为700-800℃，焙烧时间为1-2h，升温速率为1-2℃/min。
所述步骤（2）中的盐酸溶液的浓度为5mol/L。
如上述的制备方法制备的多孔空心结构Ga2O3光催化剂在处理抗生素废水中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：（1）本发明公开的多孔空心结构Ga2O3光催化剂制备方法简单、能耗低；（2）本发明公开的制备方法所制备的多孔空心结构Ga2O3的纯度高；（3）本发明所制得的多孔空心结构Ga2O3具备良好的光催化性能，在环境领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1为NaGaO2前驱体的X射线衍射图谱。
图2中（a）、（b）、（c）和（d）分别为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制备的GaOOH前驱体的X射线衍射图谱。
图3中（a）、（b）、（c）和（d）分别为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制备的Ga2O3的X射线衍射图谱。
图4为实施例1制备的Ga2O3的的扫描电子显微镜图片。
图5为实施例2制备的Ga2O3的的扫描电子显微镜图片。
图6为实施例3制备的Ga2O3的的扫描电子显微镜图片。
图7为实施例4制备的Ga2O3的的扫描电子显微镜图片。
图8中（a）、（b）、（c）和（d）分别为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制备的Ga2O3在紫外光照射下对抗生素甲硝唑溶液的降解效果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，具体步骤如下：
（1）称取氧化镓和碳酸钠，将其研磨混合均匀，于马弗炉内850-900℃焙烧12-15h，自然冷却后获得NaGaO2前驱体；其中氧化镓和碳酸钠的摩尔比为1:1；
（2）将步骤（1）制得的NaGaO2前驱体和超纯水混合，NaGaO2前驱体和超纯水的配比为2mmol:30mL，超声震荡，然后在搅拌状态下逐滴加入盐酸溶液，使所生成的悬浊液的pH值控制在2.8-9.0范围内，继续搅拌10min后密封；
（3）将步骤（2）制得的悬浊液置于烘箱中反应，反应结束后，自然冷却到室温，溶液中出现白色沉淀；
（4）将步骤（3）获得的白色沉淀洗涤、离心、干燥，即可获得具有不同形貌结构的GaOOH前驱体；
（5）将步骤（4）获得的GaOOH前驱体于马弗炉内焙烧即可获得多孔空心结构Ga2O3。
步骤（3）中烘箱的温度为70-80℃，反应时间为12-24h。
步骤（5）中的焙烧温度为700-800℃，焙烧时间为1-2h，升温速率为1-2℃/min。
步骤（2）中的盐酸溶液的浓度为5mol/L。
如上述的制备方法制备的多孔空心结构Ga2O3光催化剂在处理抗生素废水中的应用。
实施例1：
多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，它包括以下步骤：
（1）按氧化镓和碳酸钠的摩尔比1:1称取氧化镓和碳酸钠，将其研磨混合均匀，于马弗炉内850℃焙烧12h，自然冷却后获得NaGaO2前驱体；
（2）按NaGaO2和超纯水2mmol:30mL的配比准备NaGaO2和超纯水，先把NaGaO2和超纯水混合于100mL玻璃锥形瓶中，超声震荡2min，然后在搅拌状态下逐滴加入5mol/L盐酸溶液，使所生成的悬浊液的pH=2.8，继续搅拌10min后密封玻璃锥形瓶口；
（3）将步骤（2）中的密封玻璃锥形瓶置于烘箱中80℃反应，反应时间为12h，反应结束后，自然冷却到室温，溶液中出现白色沉淀；
（4）将步骤（3）获得的白色沉淀洗涤、离心、干燥，即可获得具有不同形貌结构的GaOOH前驱体；
（5）将步骤（4）获得的GaOOH前驱体于马弗炉内700℃焙烧1.5h即可获得多孔空心结构Ga2O3，马弗炉升温速率为1℃/min。
实施例2：
多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，它包括以下步骤：
（1）按氧化镓和碳酸钠的摩尔比1:1称取氧化镓和碳酸钠，将其研磨混合均匀，于马弗炉内850℃焙烧12h，自然冷却后获得NaGaO2前驱体；
（2）按NaGaO2和超纯水2mmol:30mL的配比准备NaGaO2和超纯水，先把NaGaO2和超纯水混合于100mL玻璃锥形瓶中，超声震荡2min，然后在搅拌状态下逐滴加入5mol/L盐酸溶液，使所生成的悬浊液的pH=5.0，继续搅拌10min后密封玻璃锥形瓶口；
（3）将步骤（2）中的密封玻璃锥形瓶置于烘箱中80℃反应，反应时间为12h，反应结束后，自然冷却到室温，溶液中出现白色沉淀；
（4）将步骤（3）获得的白色沉淀洗涤、离心、干燥，即可获得具有不同形貌结构的GaOOH前驱体；
（5）将步骤（4）获得的GaOOH前驱体于马弗炉内700℃焙烧1.5h即可获得多孔空心结构Ga2O3，马弗炉升温速率为1℃/min。
实施例3
多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，它包括以下步骤：
（1）按氧化镓和碳酸钠的摩尔比1:1称取氧化镓和碳酸钠，将其研磨混合均匀，于马弗炉内850℃焙烧12h，自然冷却后获得NaGaO2前驱体；
（2）按NaGaO2和超纯水2mmol:30mL的配比准备NaGaO2和超纯水，先把NaGaO2和超纯水混合于100mL玻璃锥形瓶中，超声震荡2min，然后在搅拌状态下逐滴加入5mol/L盐酸溶液，使所生成的悬浊液的pH=7.0，继续搅拌10min后密封玻璃锥形瓶口；
（3）将步骤（2）中的密封玻璃锥形瓶置于烘箱中80℃反应，反应时间为12h，反应结束后，自然冷却到室温，溶液中出现白色沉淀；
（4）将步骤（3）获得的白色沉淀洗涤、离心、干燥，即可获得具有不同形貌结构的GaOOH前驱体；
（5）将步骤（4）获得的GaOOH前驱体于马弗炉内700℃焙烧1.5h即可获得多孔空心结构Ga2O3，马弗炉升温速率为1℃/min。
实施例4
多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，它包括以下步骤：
（1）按氧化镓和碳酸钠的摩尔比1:1称取氧化镓和碳酸钠，将其研磨混合均匀，于马弗炉内850℃焙烧12h，自然冷却后获得NaGaO2前驱体；
（2）按NaGaO2和超纯水2mmol:30mL的配比准备NaGaO2和超纯水，先把NaGaO2和超纯水混合于100mL玻璃锥形瓶中，超声震荡2min，然后在搅拌状态下逐滴加入5mol/L盐酸溶液，使所生成的悬浊液的pH=9.0，继续搅拌10min后密封玻璃锥形瓶口；
（3）将步骤（2）中的密封玻璃锥形瓶置于烘箱中80℃反应，反应时间为12h，反应结束后，自然冷却到室温，溶液中出现白色沉淀；
（4）将步骤（3）获得的白色沉淀洗涤、离心、干燥，即可获得具有不同形貌结构的GaOOH前驱体；
（5）将步骤（4）获得的GaOOH前驱体于马弗炉内700℃焙烧1.5h即可获得多孔空心结构Ga2O3，马弗炉升温速率为1℃/min。
实施例5
多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，它包括以下步骤：
（1）按氧化镓和碳酸钠的摩尔比1:1称取氧化镓和碳酸钠，将其研磨混合均匀，于马弗炉内900℃焙烧12h，自然冷却后获得NaGaO2前驱体；
（2）按NaGaO2和超纯水2mmol:30mL的配比准备NaGaO2和超纯水，先把NaGaO2和超纯水混合于100mL玻璃锥形瓶中，超声震荡2min，然后在搅拌状态下逐滴加入5mol/L盐酸溶液，使所生成的悬浊液的pH=7.0，继续搅拌10min后密封玻璃锥形瓶口；
（3）将步骤（2）中的密封玻璃锥形瓶置于烘箱中78℃反应，反应时间为22h，反应结束后，自然冷却到室温，溶液中出现白色沉淀；
（4）将步骤（3）获得的白色沉淀洗涤、离心、干燥，即可获得具有不同形貌结构的GaOOH前驱体；
（5）将步骤（4）获得的GaOOH前驱体于马弗炉内780℃焙烧1.8h即可获得多孔空心结构Ga2O3，马弗炉升温速率为1.5℃/min。
实施例6
多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，它包括以下步骤：
（1）按氧化镓和碳酸钠的摩尔比1:1称取氧化镓和碳酸钠，将其研磨混合均匀，于马弗炉内900℃焙烧15h，自然冷却后获得NaGaO2前驱体；
（2）按NaGaO2和超纯水2mmol:30mL的配比准备NaGaO2和超纯水，先把NaGaO2和超纯水混合于100mL玻璃锥形瓶中，超声震荡2min，然后在搅拌状态下逐滴加入5mol/L盐酸溶液，使所生成的悬浊液的pH=9.0，继续搅拌10min后密封玻璃锥形瓶口；
（3）将步骤（2）中的密封玻璃锥形瓶置于烘箱中80℃反应，反应时间为24h，反应结束后，自然冷却到室温，溶液中出现白色沉淀；
（4）将步骤（3）获得的白色沉淀洗涤、离心、干燥，即可获得具有不同形貌结构的GaOOH前驱体；
（5）将步骤（4）获得的GaOOH前驱体于马弗炉内800℃焙烧2h即可获得多孔空心结构Ga2O3，马弗炉升温速率为2℃/min。
实施例7
多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，它包括以下步骤：
（1）按氧化镓和碳酸钠的摩尔比1:1称取氧化镓和碳酸钠，将其研磨混合均匀，于马弗炉内870℃焙烧13h，自然冷却后获得NaGaO2前驱体；
（2）按NaGaO2和超纯水2mmol:30mL的配比准备NaGaO2和超纯水，先把NaGaO2和超纯水混合于100mL玻璃锥形瓶中，超声震荡7min，然后在搅拌状态下逐滴加入5mol/L盐酸溶液，使所生成的悬浊液的pH=6.0，继续搅拌10min后密封玻璃锥形瓶口；
（3）将步骤（2）中的密封玻璃锥形瓶置于烘箱中70℃反应，反应时间为15h，反应结束后，自然冷却到室温，溶液中出现白色沉淀；
（4）将步骤（3）获得的白色沉淀洗涤、离心、干燥，即可获得具有不同形貌结构的GaOOH前驱体；
（5）将步骤（4）获得的GaOOH前驱体于马弗炉内750℃焙烧1h即可获得多孔空心结构Ga2O3，马弗炉升温速率为1.2℃/min。
实施例8
多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，它包括以下步骤：
（1）按氧化镓和碳酸钠的摩尔比1:1称取氧化镓和碳酸钠，将其研磨混合均匀，于马弗炉内880℃焙烧14h，自然冷却后获得NaGaO2前驱体；
（2）按NaGaO2和超纯水2mmol:30mL的配比准备NaGaO2和超纯水，先把NaGaO2和超纯水混合于100mL玻璃锥形瓶中，超声震荡7min，然后在搅拌状态下逐滴加入5mol/L盐酸溶液，使所生成的悬浊液的pH=8.0，继续搅拌10min后密封玻璃锥形瓶口；
（3）将步骤（2）中的密封玻璃锥形瓶置于烘箱中75℃反应，反应时间为18h，反应结束后，自然冷却到室温，溶液中出现白色沉淀；
（4）将步骤（3）获得的白色沉淀洗涤、离心、干燥，即可获得具有不同形貌结构的GaOOH前驱体；
（5）将步骤（4）获得的GaOOH前驱体于马弗炉内720℃焙烧1.2h即可获得多孔空心结构Ga2O3，马弗炉升温速率为1.8℃/min。
本发明采用X射线衍射仪（Bruker D8 Advance）表征获得的NaGaO2前驱体和GaOOH前驱体的物相和形貌。本发明采用X射线衍射仪（Bruker D8 Advance）、扫描电子显微镜（FEI Quanta 200）和场发射扫描电子显微镜（MERLIN，ZEISS）表征获得的NaGaO2前驱体、GaOOH前驱体和多孔空心结构Ga2O3光催化剂的物相和形貌。
本发明所制备的多孔空心结构Ga2O3光催化剂的光催化性能是通过降解抗生素甲硝唑溶液进行评价的，具体操作如下：
称取0.02g多孔空心结构Ga2O3光催化剂样品于容积为250mL的烧杯中，加入50mL浓度为20mg/L甲硝唑溶液。首先在黑暗条件下搅拌30min使多孔空心结构Ga2O3光催化剂充分分散于上述溶液，然后开启30W紫外灯管（飞利浦），每隔10min取约3mL悬浊液样品，持续光照时间为40min。最后通过离心机离心所取的悬浊液样品，取其上清液并检测甲硝唑的浓度。
将实施例1制得的多孔空心结构Ga2O3光催化剂在降解初始浓度为20mg/L甲硝唑溶液的实验中，投加量为0.4mg/L，光催化反应40min后甲硝唑的降解率约为82.5%，说明该方法所制备的多孔空心结构Ga2O3光催化剂具有良好的光催化降解抗生素性能。
将实施例2制得的多孔空心结构Ga2O3光催化剂在降解初始浓度为20mg/L甲硝唑溶液的实验中，投加量为0.4mg/L，光催化反应40min后甲硝唑的降解率约为98.8%，说明该方法所制备的多孔空心结构Ga2O3光催化剂具有良好的光催化降解抗生素性能。
将实施例3制得的多孔空心结构Ga2O3光催化剂在降解初始浓度为20mg/L甲硝唑溶液的实验中，投加量为0.4mg/L，光催化反应40min后甲硝唑的降解率约为99.7%，说明该方法所制备的多孔空心结构Ga2O3光催化剂具有良好的光催化降解抗生素性能。
将实施例4制得的多孔空心结构Ga2O3光催化剂在降解初始浓度为20mg/L甲硝唑溶液的实验中，投加量为0.4mg/L，光催化反应40min后甲硝唑的降解率约为91.4%，说明该方法所制备的多孔空心结构Ga2O3光催化剂具有良好的光催化降解抗生素性能。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）称取氧化镓和碳酸钠，将其研磨混合均匀，于马弗炉内850-900℃焙烧12-15h，自然冷却后获得NaGaO2前驱体；其中氧化镓和碳酸钠的摩尔比为1:1；
（2）将步骤（1）制得的NaGaO2前驱体和超纯水混合，NaGaO2前驱体和超纯水的配比为2mmol:30mL，超声震荡，然后在搅拌状态下逐滴加入盐酸溶液，使所生成的悬浊液的pH值控制在2.8-9.0范围内，继续搅拌10min后密封；
（3）将步骤（2）制得的悬浊液置于烘箱中反应，反应结束后，自然冷却到室温，溶液中出现白色沉淀；
（4）将步骤（3）获得的白色沉淀洗涤、离心、干燥，即可获得具有不同形貌结构的GaOOH前驱体；
（5）将步骤（4）获得的GaOOH前驱体于马弗炉内焙烧即可获得多孔空心结构Ga2O3；所述步骤（5）中的焙烧温度为700-800℃，焙烧时间为1-2h，升温速率为1-2℃/min。
2.根据权利要求1所述的多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中烘箱的温度为70-80℃，反应时间为12-24h。
3.根据权利要求1所述的多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的盐酸溶液的浓度为5mol/L。
4.如权利要求1-2任意所述的制备方法制备的多孔空心结构三氧化二镓光催化剂在处理抗生素废水中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710766199.2A CN107442100B (zh) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710766199.2A CN107442100B (zh) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107442100A CN107442100A (zh) | 2017-12-08 |
| CN107442100B true CN107442100B (zh) | 2020-04-03 |
Family
ID=60494764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710766199.2A Active CN107442100B (zh) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107442100B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107935027B (zh) * | 2017-11-27 | 2021-03-23 | 三峡大学 | 一种新型锂离子电池负极活性材料a-GaOOH及制备方法 |
| CN111318276A (zh) * | 2018-12-13 | 2020-06-23 | 南京大学昆山创新研究院 | 一种氧化镓光催化材料的制备方法 |
| CN109554679A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-04-02 | 北京工业大学 | 一种利用Nb掺杂增强Ga2O3薄膜光催化降解有机污染物的方法 |
| CN114408970B (zh) * | 2022-01-25 | 2023-07-18 | 重庆邮电大学 | 一种中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的制备方法及其产品 |
| CN114775055B (zh) * | 2022-04-21 | 2023-11-17 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种氧化镓晶体及其制备方法和应用 |
| CN116282134A (zh) * | 2023-02-07 | 2023-06-23 | 安徽工业大学 | 一种羟基氧化镓煅烧制备颗粒尺寸均一纳米级氧化镓的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102671651A (zh) * | 2012-06-07 | 2012-09-19 | 浙江大学 | 以PEG作为模板剂制备介孔β-Ga2O3纳米棒光催化剂的方法 |
| CN102974379A (zh) * | 2012-11-05 | 2013-03-20 | 南京大学 | 一种低温制备氮掺杂含镓氧化物光催化材料的方法 |
| CN103894172A (zh) * | 2012-12-28 | 2014-07-02 | 索尼公司 | ZnGa2O4-Ga2O3异质结光催化材料及其制备方法和应用 |
-
2017
- 2017-08-30 CN CN201710766199.2A patent/CN107442100B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102671651A (zh) * | 2012-06-07 | 2012-09-19 | 浙江大学 | 以PEG作为模板剂制备介孔β-Ga2O3纳米棒光催化剂的方法 |
| CN102974379A (zh) * | 2012-11-05 | 2013-03-20 | 南京大学 | 一种低温制备氮掺杂含镓氧化物光催化材料的方法 |
| CN103894172A (zh) * | 2012-12-28 | 2014-07-02 | 索尼公司 | ZnGa2O4-Ga2O3异质结光催化材料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Photocatalytic performance of α-and β-Ga2O3 for the Degradation of Tetracycline Hydrochloride in Water;Li Guo-Ping et al.;《结构化学》;20151130;第34卷(第11期);摘要、第2.1节 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107442100A (zh) | 2017-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107442100B (zh) | 多孔空心结构三氧化二镓光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN108273492B (zh) | 一种氧化铋/四氧化二铋异质结光催化剂及其制法和用途 | |
| CN106732524B (zh) | 一种α/β-氧化铋相异质结光催化剂及其制法和用途 | |
| CN108993550B (zh) | 一种表面氧空位改性的溴氧铋光催化剂及其制备方法 | |
| CN104722302A (zh) | 酸化混晶TiO2纳米线负载型光催化剂及其制备与应用 | |
| CN113457711B (zh) | 一种石墨相氮化碳负载镁单原子复合材料及其制备方法、光催化制备过氧化氢的方法 | |
| CN110420630A (zh) | 一种黑色二氧化钛光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN113318787B (zh) | 金属基底上原位生长mof的催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN112337490A (zh) | 一种Mn-FeOCl材料制备及其催化降解水中孔雀石绿使用方法 | |
| CN111760569A (zh) | 一种复合光芬顿催化剂、制备方法及应用 | |
| CN109046466A (zh) | 一种ZIF-8衍生碳基材料负载CdS的光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN115318311A (zh) | 一种FeCN@MoS2-x纳米复合材料、制备方法及其应用 | |
| CN110624527A (zh) | 三维有色二氧化钛光催化材料的制备方法及其产品和应用 | |
| CN107812532B (zh) | 一种g-C3N4/Zn2SnO4-xNx异质结光催化剂及其制备方法 | |
| CN113998758A (zh) | 光电协同石墨相氮化碳活化过硫酸盐降解抗生素的方法 | |
| CN111111741B (zh) | 一种多孔氮化硼负载铁纳米材料及其制备方法与应用 | |
| CN103506104B (zh) | 玻璃片载体上碳掺杂TiO2可见光响应催化膜及其制备方法 | |
| CN106000370A (zh) | 一种光致Ti3+自掺杂TiO2光催化剂的制备方法 | |
| CN110090657B (zh) | 一种海泡石复合催化剂及其制备方法、新型类芬顿体系及其应用 | |
| CN110394176B (zh) | 一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用 | |
| CN104307543A (zh) | 一种磷酸改性二氧化钛光催化剂的制备方法 | |
| CN114433107B (zh) | 一种Co3O4/Bi4O7/Bi2O3异质结光催化剂及其应用 | |
| Hyam et al. | Synthesis of copper hydroxide and oxide nanostructures via anodization technique for efficient photocatalytic application | |
| CN113304742A (zh) | 一种Ti3+自掺杂TiO2载活性炭的光催化材料的制备方法 | |
| CN111298788B (zh) | 银负载有色一维介孔二氧化钛的制备方法及其产品和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |