CN107497450A - 一种复合钽酸铋光催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种复合钽酸铋光催化剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107497450A CN107497450A CN201710872407.7A CN201710872407A CN107497450A CN 107497450 A CN107497450 A CN 107497450A CN 201710872407 A CN201710872407 A CN 201710872407A CN 107497450 A CN107497450 A CN 107497450A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photochemical catalyst
- bita
- znfe
- bismuth tantalate
- preparation
- 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.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 38
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229910001308 Zinc ferrite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 claims abstract description 4
- NNGHIEIYUJKFQS-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)iron;zinc Chemical compound [Zn].O[Fe]=O.O[Fe]=O NNGHIEIYUJKFQS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract 3
- 229940124530 sulfonamide Drugs 0.000 claims description 55
- FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N sulfanilamide Chemical compound NC1=CC=C(S(N)(=O)=O)C=C1 FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- RPESBQCJGHJMTK-UHFFFAOYSA-I pentachlorovanadium Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[V+5] RPESBQCJGHJMTK-UHFFFAOYSA-I 0.000 claims description 10
- 229910021550 Vanadium Chloride Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 6
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 claims description 3
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 claims description 3
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims description 3
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 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 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- 229910016318 BiTaO4 Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 12
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 26
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 26
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- WGEATSXPYVGFCC-UHFFFAOYSA-N zinc ferrite Chemical compound O=[Zn].O=[Fe]O[Fe]=O WGEATSXPYVGFCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 6
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 5
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 5
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 5
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- OGJPXUAPXNRGGI-UHFFFAOYSA-N norfloxacin Chemical compound C1=C2N(CC)C=C(C(O)=O)C(=O)C2=CC(F)=C1N1CCNCC1 OGJPXUAPXNRGGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960001180 norfloxacin Drugs 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- JPVKCHIPRSQDKL-UHFFFAOYSA-N 3-aminobenzenesulfonamide Chemical compound NC1=CC=CC(S(N)(=O)=O)=C1 JPVKCHIPRSQDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- DZGCGKFAPXFTNM-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydron;chloride Chemical compound Cl.CCO DZGCGKFAPXFTNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000120 microwave digestion Methods 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000003403 water pollutant Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
- B01J23/8933—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/898—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with vanadium, tantalum, niobium or polonium
-
- 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
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (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)
Abstract
本发明涉及一种复合钽酸铋光催化剂及其制备方法和应用。复合钽酸铋光催化剂Ag/ZnFe2O4/BiTa1‑xVxO4制备方法包括如下步骤：将ZnFe2O4置于去离子水中，搅拌得悬浮液，于悬浮液中加入AgNO3，避光搅拌20‑30min；然后，在紫外灯照射下搅拌10‑20min，再加入BiTa1‑xVxO4，超声分散，离心分离，所得沉淀用去离子水清洗，干燥；最后，于350‑400℃马弗炉中煅烧20‑40min，得到目标产物。本发明对BiTaO4材料进行复合，在可见光作用下，高效光催化降解抗生素。
Description
技术领域
本发明属于光催化剂领域，具体涉及采用溶胶凝胶法及微波水热法制备复合钽酸铋光催化剂及其在可见光下催化降解水中抗生素中的应用。
背景技术
水资源是人类、资源与环境三大系统的结合点，是一切生命活动的物质基础，在社会经济发展中有着举足轻重的地位。随着人类的发展和社会的进步，人们越来越深切地认识到水资源保护对经济社会发展的重要性。我国是世界上人口最多的国家，并且近年来人口老龄化趋势逐年增长，人们对医药治疗，诊疗、康复保健的需求也愈来愈大，因此，制药行业得以迅速扩增，规模逐渐扩大，而制药工业的废水是对环境污染程度最为严重的。目前为止，常用的处理制药工业废水的方法有：物化法、生化法、化学法、其他组合工艺。其中光催化氧化法作为化学法的一种已被广泛地应用于有机废水的处理。光催化具有简单，高效的优点，它几乎可以实现所有还原性物质的氧化，脱色效果明显，具有利用率较高，没有二次污染。
钽酸铋(BiTaO4)作为一种具有可见光催化活性的光催化材料，不仅可以使光能转化为化学能，而且可以实现光催化氧化水体和空气中的有机污染物。BiTaO4具有以下优点：(I)2.75eV的较低的带隙，(II)与H2O2和O3相比具有更高的氧化电位，及(III)Bi 6s和O2p轨道杂化导致的很大程度上价带的分散。光生载流子的迁移率和寿命对光催化过程有很大影响。与钛酸盐和其他钽酸盐相比，由于带隙的混杂性与扭曲性导致BiTaO4价带和导带上的光生电子和空穴具有更高的流动性。
发明内容
本发明的目的是为了扩大BiTaO4的可见光响应范围，减小电子和空穴的复合，从而提高BiTaO4对太阳能的利用率，提高其可见光催化活性，本发明对BiTaO4材料进行掺杂及复合，提供一种在可见光作用下，光催化效果好的复合钽酸铋光催化剂。
本发明的另一目的是利用复合钽酸铋光催化剂催化降解水中抗生素。
本发明采用的技术方案是：一种复合钽酸铋光催化剂，所述的复合钽酸铋光催化剂为Ag/ZnFe2O4/BiTa1-xVxO4，其中，x＝0.1～0.5％，按重量百分比，含Ag 1.0％～3.0％。
一种复合钽酸铋光催化剂的制备方法，包括如下步骤：将ZnFe2O4置于去离子水中，搅拌得悬浮液，于悬浮液中加入AgNO3，避光搅拌20-30min；然后，在紫外灯照射下搅拌10-20min，再加入BiTa1-xVxO4，超声分散，离心分离，所得沉淀用去离子水清洗，干燥；最后，于350-400℃马弗炉中煅烧20-40min，得到目标产物。
所述的ZnFe2O4制备方法，包括如下步骤：将氯化铁和氯化锌溶于去离子水中，磁力搅拌，加入氢氧化钠溶液直到pH＝10，混合液倒入聚四氟乙烯反应罐中，转到微波消解仪中，1.5MPa，反应30min，产物用去离子水清洗，干燥，得到ZnFe2O4纳米颗粒。
所述的BiTa1-xVxO4制备方法，包括如下步骤：将五水合硝酸铋的乙醇溶液和氯化钽的乙醇溶液混合，加入浓硝酸，搅拌30-40min后，加入氯化钒的乙醇溶液，混合液在室温下陈化24-25h后，于90℃烘箱干燥，研磨后在750-850℃马弗炉中煅烧3-4h，得到BiTa1-xVxO4纳米颗粒。
优选的，上述的一种复合钽酸铋光催化剂的制备方法，按质量比，ZnFe2O4:BiTa1- xVxO4＝1:0.5～2。
上述的复合钽酸铋光催化剂在可见光下降解抗生素中的应用。方法如下：于含有抗生素的溶液中，加入权利要求1所述的复合钽酸铋光催化剂，于可见光下照射1-6h。优选的，所述的抗生素为磺胺、四环素或诺氟沙星。
本发明的有益效果是：本发明，为了有效利用可见光，利用BiTaO4价带产生的电荷，铁酸锌(ZnFe2O4)导带产生的自由基，将两个半导体BiTaO4和ZnFe2O4进行复合，进行催化降解以提高可见光利用率。为减少电子(e-)和空穴(h+)的复合，对复合催化剂进行Ag负载改性，拓宽其光响应范围，使其吸收边红移，从而有效提高其可见光催化活性。一方面，Ag纳米颗粒分散在复合催化剂的表面可以有效捕获光生电子，促进电子和空穴的分离，抑制光生电子-空穴的复合。另一方面，沉积在催化剂表面的贵金属颗粒可以通过表面等离子体共振效应而拓宽复合催化剂的可见光吸收。此外，金属钒的掺杂能够进一步提高催化剂的光催化活性。钒的掺在不仅可以改变BiTaO4的带宽使其吸收边发生红移，还可以通过V4+--V5+的相互转化起到转移光生电子作用。
附图说明
图1是ZnFe2O4的X射线衍射图。
图2是BiTaVO4的X射线衍射图。
图3是BiTa1-xVxO4的X射线衍射图。
图4是Ag/ZnFe2O4/BiTa1-xVxO4的X射线衍射图。
具体实施方式
一种复合铁酸铋光催化剂，制备方法包括如下步骤：
1)通过溶胶-凝胶法合成BiTa1-xVxO4纳米颗粒：将五水合硝酸铋、氯化钽和氯化钒，分别溶解在乙醇中，将五水合硝酸铋的乙醇溶液和氯化钽的乙醇溶液混合，加入浓硝酸。经过半小时的混合后，加入氯化钒的乙醇溶液，混合溶液在室温下陈化24-25h后，于90℃烘箱干燥。研磨后在800℃马弗炉中煅烧3h，得到BiTa1-xVxO4纳米颗粒。
2)通过微波水热法合成ZnFe2O4纳米颗：将氯化铁和氯化锌溶于去离子水中，磁力搅拌，加入氢氧化钠溶液直到pH＝10，倒入聚四氟乙烯反应罐中，转到MDS-2003F微波消解仪中，1.5MPa，反应30min，产物用去离子水清洗，干燥，得到ZnFe2O4纳米颗粒。
3)将ZnFe2O4置于去离子水中，搅拌得悬浮液，于悬浮液中加入AgNO3，避光搅拌20min；然后，在紫外灯照射下搅拌10min，再加入BiTa1-xVxO4，超声分散，离心分离，所得沉淀用去离子水清洗，干燥；最后，于350℃马弗炉中煅烧30min，得目标产物复合钽酸铋光催化剂Ag/ZnFe2O4/BiTa1-xVxO4。
按质量比，ZnFe2O4:BiTa1-xVxO4＝1:0.5～2。
按重量百分比，含Ag 1.0％～3.0％。
按摩尔比，x＝0.1％～0.5％。
实施例1
(一)制备方法
1)通过溶胶-凝胶法合成BiTa0.999V0.001O4纳米颗粒：准确称取4.0744g五水合硝酸铋、2.8657g氯化钽和0.0013g氯化钒，分别溶解在乙醇中。将五水合硝酸铋的乙醇溶液和氯化钽的乙醇溶液混合，加入0.5-1.0mL浓硝酸。经过半小时的混合后，加入氯化钒的乙醇溶液，混合溶液在室温下陈化24h后，于90℃烘箱干燥。研磨后在800℃马弗炉中煅烧3h，得到BiTa0.999V0.001O4纳米颗粒。
2)通过微波水热法合成ZnFe2O4纳米颗粒：准确称取2.4326g氯化铁和0.6134g氯化锌溶于去离子水中，磁力搅拌，加入氢氧化钠溶液直到pH＝10，混合物倒入聚四氟乙烯反应罐中，转到MDS-2003F微波消解仪中，1.5MPa，反应30min。产物用去离子水清洗，干燥，得到ZnFe2O4纳米颗粒。
3)取1.0g上述制备的ZnFe2O4粉末置于20mL去离子水中，搅拌得混悬液，于悬浮液中加入0.015g、0.02g、0.03g AgNO3，避光搅拌20min；然后，在紫外灯照射下搅拌10min，向悬浮液中加入0.5g、1.0g、2.0g BiTa0.999V0.001O4粉末，超声5min。离心分离，所得沉淀用去离子水清洗，干燥，最后，在350℃马弗炉中煅烧30min，分别得到Ag负载量为1.0％，不同ZnFe2O4和BiTa0.999V0.001O4质量比(1.0:0.5、1.0:1.0、1.0:2.0)的Ag/ZnFe2O4/BiTa1-xVxO4复合钽酸铋光催化剂。
(二)检测
如图1所示，ZnFe2O4的特征峰与标准卡片(JCPDS card 22-1012)一致。该结果显示成功的制备了ZnFe2O4。在图2中，通过溶胶凝胶法制备的BiTaO4的特征峰处均可以与标准卡片JCPDS card 16-0906的特征峰相吻合，因此合成的BiTaO4无杂质。图3为BiTa1-xVxO4的XRD图谱，BiTa1-xVxO4的特征峰与BiTaO4的特征峰可以一一对应。该结果显示成功的制备了BiTa1-xVxO4，一部分的Ta5+被V5+取代并进入到了BiTaO4的晶格中。图4为复合催化剂Ag/ZnFe2O4/BiTa1-xVxO4的XRD图谱(ZnFe2O4与BiTa1-xVxO4质量比为1.0:0.5，Ag＝2wt.％，x＝0.005)，从图中可以发现ZnFe2O4和BiTa1-xVxO4的特征峰位置没有明显的移动，这表明经过复合后二者的结构都没有发生变化，在图中几乎观察不到Ag的特征峰，这主要是因为它们的颗粒相对较小，含量较低。
(三)应用
可见光光催化降解：量取25mL 10.0mg/L的磺胺溶液于石英管中，加入复合钽酸铋光催化剂25mg，在可见光下照射4h，离心，在200-800nm测定上清液紫外光谱。取274nm处的吸光度计算磺胺的降解率。
降解率(％)＝(C0–C)/C0×100％(其中C0：原液的浓度；C：样品的浓度)。
ZnFe2O4与BiTa0.999V0.001O4的不同质量比对抗生素-磺胺光降解的影响，结果如表1。
表1ZnFe2O4与BiTa0.999V0.001O4比例对抗生素-磺胺光降解的影响(Ag＝1.0％)
由表1可见，随着ZnFe2O4的用量增加，磺胺的降解率也逐渐增大。在ZnFe2O4:BiTa0.999V0.001O4＝1:0.5，光照时间为4h时，降解率达到最高为59.94％。
实施例2
(一)制备方法
1)通过溶胶-凝胶法合成BiTa0.999V0.001O4纳米颗粒：同实施例1。
2)通过微波水热法合成ZnFe2O4纳米颗粒：同实施例1。
3)取1.0g上述制备的ZnFe2O4粉末置于20mL去离子水中，搅拌得混悬液，向悬浮液中分别加入0.02g、0.04g、0.06g的AgNO3，避光搅拌20min。然后，在紫外灯照射下搅拌10min。再加入1.0g的BiTa0.999V0.001O4粉末，超声5min。离心分离，所得沉淀物用去离子水清洗，干燥。最后，在350℃马弗炉中煅烧30min，分别得到ZnFe2O4和BiTa0.999V0.001O4质量比为1:1，不同Ag负载量(1.0％、2.0％、3.0％)的复合钽酸铋光催化剂。
(二)应用
可见光光催化降解：量取25mL 10.0mg/L的磺胺溶液于石英管中，加入复合钽酸铋光催化剂25mg，在可见光下照射4h，离心，在200-800nm测定上清液紫外光谱。取274nm处的吸光度计算磺胺的降解率。
降解率(％)＝(C0–C)/C0×100％(其中C0：原液的浓度；C：样品的浓度)。
不同Ag负载量对抗生素-磺胺光降解的影响，结果如表2。
表2Ag负载量对抗生素-磺胺光降解的影响(ZnFe2O4:BiTa0.999V0.001O4＝1.0:1.0)
如表2所示，随着Ag百分含量的增加，磺胺的降解率先增大后减小。在Ag＝2.0％，光照时间为4h时，降解率达到最高为63.06％。
实施例3
(一)制备方法
1)通过溶胶-凝胶法合成BiTa1-xVxO4纳米颗粒：准确称取4.0744g五水合硝酸铋、2.8657g氯化钽和0.0013g、0.0039g、0.0065g氯化钒，分别溶解在乙醇中，将五水合硝酸铋的乙醇溶液和氯化钽的乙醇溶液混合，加入0.5-1.0mL浓硝酸。经过半小时的混合后，加入氯化钒的乙醇溶液，混合溶液在室温下陈化24h后，于90℃烘箱干燥。研磨后在800℃马弗炉中煅烧3h，得到BiTa1-xVxO4(x＝0.1％、0.3％、0.5％)纳米颗粒。
2)通过微波水热法合成ZnFe2O4纳米颗粒：同实施例1。
3)取1.0g上述制备的ZnFe2O4粉末置于20mL去离子水中，搅拌得混悬液，于悬浮液中加入0.02g AgNO3，避光搅拌20min；然后，在紫外灯照射下搅拌10min。再加入1.0g的BiTa1-xVxO4(x＝0.1％、0.3％、0.5％)粉末，超声5min。离心分离，所得沉淀物用去离子水清洗，干燥。最后，在350℃马弗炉中煅烧30min，分别得到ZnFe2O4和BiTa1-xVxO4质量比为1.0:1.0，Ag负载量为1.0％，不同V掺杂量的复合钽酸铋光催化剂。
(二)应用
可见光光催化降解：量取25mL 10.0mg/L的磺胺溶液于石英管中，加入复合钽酸铋光催化剂25mg，在可见光下照射4h，离心，在200-800nm测定上清液紫外光谱。取274nm处的吸光度计算磺胺的降解率。
降解率(％)＝(C0–C)/C0×100％(其中C0：原液的浓度；C：样品的浓度)。
不同V掺杂量对抗生素-磺胺光降解的影响，结果如表3。
表3V掺杂量对抗生素-磺胺光降解的影响(ZnFe2O4:BiT1-xVxO4＝1.0:1.0，Ag＝1.0％)
如表3所示，随着V掺杂量的增加，磺胺的降解率也逐渐增大。在V＝0.5％，光照时间为4h时，降解率达到最高为67.95％。
实施例4
(一)制备方法
1)通过溶胶-凝胶法合成BiTa0.995V0.005O4纳米颗粒：准确称取4.0744g五水合硝酸铋、2.8657g氯化钽和0.0065g氯化钒，分别溶解在乙醇中，将五水合硝酸铋的乙醇溶液和氯化钽的乙醇溶液混合，加入0.5-1mL浓硝酸。经过半小时的混合后，加入氯化钒的乙醇溶液，混合溶液在室温下陈化24h后，于90℃烘箱干燥。研磨后在800℃马弗炉中煅烧3h，得到BiTa0.995V0.005O4纳米颗粒。
2)通过微波水热法合成ZnFe2O4纳米颗粒：同实施例1。
3)取1.0g上述制备的ZnFe2O4粉末置于20mL去离子水中，搅拌得混悬液，向悬浮液中分别加入0.03g的AgNO3，避光搅拌20min。然后，在紫外灯照射下搅拌10min，再加入0.5g的BiTa0.995V0.005O4粉末，超声5min。离心分离，所得沉淀物用去离子水清洗，干燥。最后，在350℃马弗炉中煅烧30min，得到ZnFe2O4和BiTa0.995V0.005O4质量比为1:0.5，Ag负载量为2.0％，钒掺杂量为0.5％的复合钽酸铋光催化剂。
(二)应用
可见光光催化降解：量取25mL 10.0mg/L的磺胺溶液于石英管中，加入复合钽酸铋光催化剂25mg，在可见光下照射1-6h，离心，在200-800nm测定上清液紫外光谱。取274nm处的吸光度计算磺胺的降解率。
降解率(％)＝(C0–C)/C0×100％(其中C0：原液的浓度；C：样品的浓度)。
可见光照射时间对磺胺光降解的影响，结果如表4。
表4可见光照射时间-磺胺光降解的影响
如表4所示，光照时间增加，磺胺的降解率也逐渐增大。在光照时间为6h时，降解率达到最高为100％。
实施例5使用次数对抗生素-磺胺光降解的影响
可见光光催化降解：量取25mL 10.0mg/L的磺胺溶液于石英管中，加入复合钽酸铋光催化剂25mg(ZnFe2O4和BiTa0.995V0.005O4质量比1:1，Ag负载量为2.0％，V掺杂量为0.5％)，在可见光下照射6h，离心，在200-800nm测定上清液紫外光谱。取274nm处的吸光度计算诺氟沙星的降解率。改变催化剂的使用次数。结果见表5。
表5使用次数对可见光降解磺胺的影响(6h)
从表5中可以看出，磺胺的降解率较稳定。这表示在三次连续的循环试验中，Ag/ZnFe2O4/BiTa0.995V0.005O4光催化体系展现了很好的光降解活性。因此在去除水中污染物时，催化剂可重复使用3次，该催化体系仍然具有较好的稳定性。
以上实施例中，抗生素采用的是磺胺，但是并不限制本发明降解的抗生素为磺胺，本发明的方法适用于降解任何抗生素，如四环素，诺氟沙星等。
Claims (8)
1.一种复合钽酸铋光催化剂，其特征在于，所述的复合钽酸铋光催化剂为Ag/ZnFe2O4/BiTa1-xVxO4，其中，x＝0.1～0.5％，按重量百分比，含Ag 1.0％～3.0％。
2.权利要求1所述的一种复合钽酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将ZnFe2O4置于去离子水中，搅拌得悬浮液，于悬浮液中加入AgNO3，避光搅拌20-30min；然后，在紫外灯照射下搅拌10-20min，再加入BiTa1-xVxO4，超声分散，离心分离，所得沉淀用去离子水清洗，干燥；最后，于350-400℃马弗炉中煅烧20-40min，得到目标产物。
3.根据权利要求2所述的一种复合钽酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的ZnFe2O4制备方法，包括如下步骤：将氯化铁和氯化锌溶于去离子水中，磁力搅拌，加入氢氧化钠溶液直到pH＝10，混合液倒入聚四氟乙烯反应罐中，转到微波消解仪中，1.5MPa，反应30min，产物用去离子水清洗，干燥，得到ZnFe2O4纳米颗粒。
4.根据权利要求2所述的一种复合钽酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的BiTa1-xVxO4制备方法，包括如下步骤：将五水合硝酸铋的乙醇溶液和氯化钽的乙醇溶液混合，加入浓硝酸，搅拌30-40min后，加入氯化钒的乙醇溶液，混合液在室温下陈化24-25h后，于90℃烘箱干燥，研磨后在750-850℃马弗炉中煅烧3-4h，得到BiTa1-xVxO4纳米颗粒。
5.根据权利要求2所述的一种复合钽酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于：按质量比，ZnFe2O4:BiTa1-xVxO4＝1:0.5～2。
6.权利要求1所述的复合钽酸铋光催化剂在可见光下降解抗生素中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，方法如下：于含有抗生素的溶液中，加入权利要求1所述的复合钽酸铋光催化剂，于可见光下照射1-6h。
8.根据权利要求6或7所述的应用，其特征在于，所述的抗生素为磺胺、四环素或诺氟沙星。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710872407.7A CN107497450B (zh) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | 一种复合钽酸铋光催化剂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710872407.7A CN107497450B (zh) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | 一种复合钽酸铋光催化剂及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107497450A true CN107497450A (zh) | 2017-12-22 |
| CN107497450B CN107497450B (zh) | 2019-05-10 |
Family
ID=60698255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710872407.7A Active CN107497450B (zh) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | 一种复合钽酸铋光催化剂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107497450B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108273510A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-07-13 | 三明学院 | 一种z型可见光响应复合光催化剂及其制备方法 |
| CN109338436A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-02-15 | 镇江市高等专科学校 | 一种材料涂层用的电泳悬浮液及其制备方法 |
| CN111167466A (zh) * | 2020-02-14 | 2020-05-19 | 辽宁大学 | 一种具有双响应活性的Z型催化剂CdWO4/ZnFe2O4及其制备方法和应用 |
| CN113145143A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-07-23 | 西南交通大学 | 一种ZnFe2O4/BiOBr光催化复合材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013062304A1 (ko) * | 2011-10-24 | 2013-05-02 | 서강대학교산학협력단 | 태양광을 이용한 이산화탄소의 환원 장치 및 환원 방법 |
| CN105597754A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-05-25 | 重庆工商大学 | 一种Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂的制备方法 |
| CN106807409A (zh) * | 2017-03-14 | 2017-06-09 | 华东理工大学 | 一种z型光催化材料钒酸铋‑银‑溴化银的制备方法 |
| CN106902852A (zh) * | 2017-03-15 | 2017-06-30 | 南开大学 | 一种ZnFe2O4/AgBr/Ag复合光催化剂及其制备方法 |
-
2017
- 2017-09-25 CN CN201710872407.7A patent/CN107497450B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013062304A1 (ko) * | 2011-10-24 | 2013-05-02 | 서강대학교산학협력단 | 태양광을 이용한 이산화탄소의 환원 장치 및 환원 방법 |
| CN105597754A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-05-25 | 重庆工商大学 | 一种Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂的制备方法 |
| CN106807409A (zh) * | 2017-03-14 | 2017-06-09 | 华东理工大学 | 一种z型光催化材料钒酸铋‑银‑溴化银的制备方法 |
| CN106902852A (zh) * | 2017-03-15 | 2017-06-30 | 南开大学 | 一种ZnFe2O4/AgBr/Ag复合光催化剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| JAWAD NISAR 等: "Band gap engineering by anion doping in the photocatalyst BiTaO4：First principle calculations", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY》 * |
| RAMAKRISHNA DADIGALA 等: "Synthesis and characterization of C-TiO2/FeTiO3 and CQD/C-TiO2/FeTiO3 Photocatalysts with Enhanced Photocatalytic Activities Under Sunlight Irradiation", 《ACTA METALL. SIN.(ENGL. LETT.)》 * |
| SHAO-WEN CAO 等: "ZnFe2O4 nanoparticles: Microwave-hydrothermal ionic liquid synthesis and photocatalytic property over phenol", 《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108273510A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-07-13 | 三明学院 | 一种z型可见光响应复合光催化剂及其制备方法 |
| CN108273510B (zh) * | 2018-01-18 | 2020-06-30 | 三明学院 | 一种z型可见光响应复合光催化剂及其制备方法 |
| CN109338436A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-02-15 | 镇江市高等专科学校 | 一种材料涂层用的电泳悬浮液及其制备方法 |
| CN111167466A (zh) * | 2020-02-14 | 2020-05-19 | 辽宁大学 | 一种具有双响应活性的Z型催化剂CdWO4/ZnFe2O4及其制备方法和应用 |
| CN111167466B (zh) * | 2020-02-14 | 2021-10-22 | 辽宁大学 | 一种具有双响应活性的Z型催化剂CdWO4/ZnFe2O4及其制备方法和应用 |
| CN113145143A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-07-23 | 西南交通大学 | 一种ZnFe2O4/BiOBr光催化复合材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107497450B (zh) | 2019-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107497450B (zh) | 一种复合钽酸铋光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN104226337B (zh) | 一种石墨烯负载片层状二硫化钼纳米复合物及其制备方法 | |
| CN104174408B (zh) | 一种具有可见光响应的铬铁钒酸盐光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN101254463A (zh) | 一种可见光催化剂Bi2MoO6的合成方法 | |
| CN109794280A (zh) | 一种磁性纳米g-C3N4/MnFe2O4催化剂的制备方法 | |
| CN105056973B (zh) | 化学腐蚀法原位生长制备高效的硫化铋‑铁酸铋复合可见光催化剂及其应用 | |
| CN106824213A (zh) | 一种钴氧化物掺杂的碱式碳酸铋/氯氧化铋光催化剂及其制备方法 | |
| CN106044842B (zh) | 一种扇形羟基氟化锌的制备方法及其应用 | |
| CN106807400B (zh) | 一种复合铁酸铋光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110560092A (zh) | 一种MoS2/BiVO4异质结复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN107175099A (zh) | 一种V离子掺杂BiNb5O14光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107649162A (zh) | 一种复合光催化剂及制备方法和应用 | |
| CN107376943A (zh) | 一种铌酸钙钾/硫化镉复合材料的制备方法与用途 | |
| CN105056956A (zh) | 一种可见光响应的钛酸铁钠光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN108786827A (zh) | 一种复合双Z型光催化剂BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3及其制备方法和应用 | |
| CN108671951A (zh) | 一种氮化碳复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111632619A (zh) | 一种铜-氮共掺杂二氧化钛光催化材料、制备方法及应用 | |
| CN108579773B (zh) | 一种钙钛矿基复合纳米材料及制备方法与用途 | |
| CN109046421B (zh) | 一种利用季铵碱制备c,n共掺杂纳米管/棒催化材料的方法 | |
| CN101716501B (zh) | 一种钛酸锌微纳光催化材料及其制备方法 | |
| CN108837840A (zh) | 一种Ag/g-C3N4修饰钨酸铋混晶复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN105562039A (zh) | 一种碲酸钛光催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN115739103A (zh) | 一种可见光光催化材料CuOx@BiVO4及其制备方法和应用 | |
| CN109675546A (zh) | 用于降解盐酸环丙沙星废水的锡酸锌纳米立方体/石墨烯气凝胶太阳光催化剂的制备方法 | |
| CN108714428A (zh) | 一种纳米线光催化剂及其制备方法与应用 |
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 |