CN107511153A - 一种抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂，属于光催化剂领域，包括膨胀珍珠岩、包裹在所述膨胀珍珠岩外表面的溴氧化铋纳米花和缠绕在所述溴氧化铋纳米花表面的硫化铋纳米线。本发明中，溴氧化铋具有较高的化学稳定性和优异的可见光光催化活性，硫化铋具有较大的太阳光吸收系数和优异的光电转换效率，在Bi2S3和BiOBr界面形成的异质结能够提高光催化剂的光催化性能，膨胀珍珠岩具有很好的漂浮能力，能够得到漂浮型光催化剂，可实现在系统无搅拌或自然光照情况下自动漂浮在水面，最大限度地提高光催化反应中光和O2的利用率，从而获得较高的光催化效率。并且漂浮型催化剂便于大面积抛洒，易于拦截和回收，具有实用开发价值。
Description
技术领域
本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
水体的富营养化问题己成为我国乃至全世界最主要环境问题之一，随着全球水体富营养化程度的加剧，有毒有害藻类特别是蓝藻水华的暴发日趋频繁，其造成的环境和经济问题日益引起人们的重视。同时，随着人们对饮用水质量要求的提高，蓝藻水华所带来的藻毒素污染问题也越发引起人们的关注。因此，降低水体富营养化程度，寻求有效的水华及藻毒素污染防治途径势在必行。
光催化技术是利用半导体物质作为光催化剂，实现从光能到化学能转化的技术，因其环境友好和工艺简单等优点而备受青睐，不少研究者将光催化技术应用到藻类水华和有害赤潮的控制上，并取得了一定的成效。光催化技术在灭活藻类的同时可将死亡藻类释放的藻毒素逐步降解为无毒的酸和醛类氧化物，并且本身不引起二次污染；整个处理反应过程操作简便。此外，从节能的角度看，藻类需要光合作用生长繁殖，通常生长在光源充足的地方，而这一特点正好有利于光催化除藻技术在实际应用中的实施。但目前常用的纳米粉体光催化剂处理水中大范围的藻类时存在一些不足，如纳米粉体光催化剂在水中易团聚而沉降导致光利用率不足，以致效率低。此外还存在催化剂难回收、不利于重复利用，甚至造成二次污染等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的光催化剂对蓝藻清除效率高，易回收，无二次污染。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂，包括膨胀珍珠岩、包裹在所述膨胀珍珠岩外表面的溴氧化铋纳米花和缠绕在所述溴氧化铋纳米花表面的硫化铋纳米线。
优选地，所述膨胀珍珠岩的质量与溴氧化铋纳米花的物质的量和硫化铋纳米线的物质的量比为0.5～1g：1～3mol：0.7mol。
优选地，所述溴氧化铋纳米花的直径为2～3μm。
优选地，所述硫化铋纳米线的直径为20～50nm，所述硫化铋纳米线的长度为100～300nm。
优选地，所述膨胀珍珠岩的粒径为200～250μm，所述膨胀珍珠岩的漂浮率为90～98％。
本发明还提供了上述技术方案所述光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将硝酸铋与乙二醇甲醚混合，得到硝酸铋溶液；
将硫脲、溴化钾、乙二醇甲醚和膨胀珍珠岩混合，得到混合料液；
将所述硝酸铋溶液滴加到所述混合料液中，得到悬浮液；
悬浮液发生溶剂热反应，得到抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂。
优选地，所述硝酸铋与硫脲和溴化钾的摩尔比为1：1～3：0.7。
优选地，所述硝酸铋溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，所述滴加的速率为2～4mL/min。
优选地，所述溶剂热反应的温度为120～150℃，所述溶剂热反应的时间为12～24h。
本发明还提供了上述技术方案所述光催化剂或上述技术方案所述制备方法制得的光催化剂在抑制蓝藻中的应用。
本发明提供了一种抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂(EP-Bi2S3/BiOBr)，包括膨胀珍珠岩、包裹在所述膨胀珍珠岩外表面的溴氧化铋纳米花和缠绕在所述溴氧化铋纳米花表面的硫化铋纳米线。本发明中，溴氧化铋(BiOBr)具有较高的化学稳定性和优异的可见光光催化活性，硫化铋(Bi2S3)具有较大的太阳光吸收系数和优异的光电转换效率，在Bi2S3和BiOBr界面形成的异质结能够提高光催化剂的光催化性能；膨胀珍珠岩(EP)是由火山岩在高温下迅速失去水分膨胀而形成的一种泡沫结构，具有很好的漂浮能力，作为催化剂载体，能够得到漂浮型光催化剂，可实现在系统无搅拌或自然光照情况下自动漂浮在水面，最大限度地提高光催化反应中光和O2的利用率，从而获得较高的光催化效率。并且漂浮型催化剂便于大面积抛洒，易于从水中分离出来，易于拦截和回收，不会造成二次污染，具有实用开发价值。实施例的数据表明，本发明提供的抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂在波长λ≥420nm的模拟太阳光照射下对叶绿素a的去除率为70.21％，且经过一周时间，仍然保持75～85％漂浮率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明EP-Bi2S3、EP-BiOBr以及实施例1制得的EP-Bi2S3/BiOBr光催化剂的XRD衍射图谱；
图2为本发明EP-Bi2S3、EP-BiOBr以及实施例1制得的EP-Bi2S3/BiOBr光催化剂的SEM衍射图谱；
图3为本发明EP-Bi2S3、EP-BiOBr以及实施例1制得的EP-Bi2S3/BiOBr光催化剂在可见光下对蓝藻的叶绿素a去除效率曲线；
图4为本发明EP-Bi2S3、EP-BiOBr以及实施例1制得的EP-Bi2S3/BiOBr光催化剂的漂浮性能测试曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂，包括膨胀珍珠岩、包裹在所述膨胀珍珠岩外表面的溴氧化铋纳米花和缠绕在所述溴氧化铋纳米花表面的硫化铋纳米线。
在本发明中，所述膨胀珍珠岩的质量与溴氧化铋纳米花的物质的量和硫化铋纳米线的物质的量比优选为0.5～1g：1～3mol：0.7mol，更优选为1g：2.4mol：0.7mol。
在本发明中，所述溴氧化铋纳米花的直径优选为2～3μm，更优选为2.4～2.6μm。
在本发明中，所述硫化铋纳米线的直径优选为20～50nm，更优选为30～40nm；所述硫化铋纳米线的长度优选为100～300nm，更优选为200～250nm。
在本发明中，所述膨胀珍珠岩的粒径优选为200～250μm，更优选为220～230μm。在本发明中，所述膨胀珍珠岩的漂浮率优选为90～98％，更优选为95～98％。本发明中，所述膨胀珍珠岩(EP)是由火山岩在高温下迅速失去水分膨胀而形成的一种空气气泡填充的泡沫结构，主要的化学组成是SiO2和Al2O3，具有很好的漂浮能力，能够得到漂浮型光催化剂，可实现在系统无搅拌或自然光照情况下自动漂浮在水面，最大限度地提高光催化反应中光和O2的利用率，从而获得较高的光催化效率。并且漂浮型催化剂便于大面积抛洒，易于从水中分离出来，易于拦截和回收，具有实用开发价值。本发明对所述膨胀珍珠岩的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
本发明还提供了上述技术方案所述光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将硝酸铋与乙二醇甲醚混合，得到硝酸铋溶液；
将硫脲、溴化钾、乙二醇甲醚和膨胀珍珠岩混合，得到混合料液；
将所述硝酸铋溶液滴加到所述混合料液中，得到悬浮液；
悬浮液发生溶剂热反应，得到抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂。
本发明将硝酸铋与乙二醇甲醚混合，得到硝酸铋溶液。在本发明中，所述硝酸铋溶液的浓度优选为0.1～0.3mol/L，更优选为0.2～0.25mol/L。在本发明中，所述混合优选为超声，本发明对所述超声的时间、功率没有特殊的限定，能够将硝酸铋与乙二醇甲醚混合均匀即可，具体的，如超声时间优选为15min。
本发明将硫脲、溴化钾、乙二醇甲醚和膨胀珍珠岩混合，得到混合料液。本发明对所述硫脲、溴化钾、乙二醇甲醚和膨胀珍珠岩的加入顺序没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加料顺序即可，具体的，如将硫脲与溴化钾共同溶解在乙二醇甲醚中后超声处理，再加入膨胀珍珠岩进行机械搅拌。本发明对所述超声的时间、功率没有特殊的限定，能够将硫脲与溴化钾与乙二醇甲醚混合均匀即可，具体的，如超声时间优选为15min。在本发明中，所述机械搅拌的转速优选为200～500rpm，更优选为300～400rpm；所述机械搅拌的时间优选为20～50min，更优选为30～40min。在本发明中，所述机械搅拌能够避免EP粉碎，而且可以使得EP表面包裹上硫脲与溴化钾。
在本发明中，所述硝酸铋与硫脲和溴化钾的摩尔比优选为1：1～3：0.7，更优选为1：2.4：0.7。在本发明中，所述膨胀珍珠岩的质量与溴化钾的摩尔比优选为0.5～1g：0.7mol。更优选为1g：0.7mol。
在本发明中，所述制备混合料液时硫脲的物质的量与乙二醇甲醚的体积比优选为2～3mol:30mL，更优选为2.4mol:30mL。
分别得到硝酸铋溶液和混合料液后，本发明将所述硝酸铋溶液滴加到混合料液中，得到悬浮液。在本发明中，所述滴加的速率优选为2～4mL/min，更优选为3～3.5mL/min。本发明中，所述滴加能够保证各组分混合均匀，且能够确保在溶剂热反应的过程中，在膨胀珍珠岩表面原位生成溴氧化铋纳米花和硫化铋纳米线，从而在膨胀珍珠岩表面依次包裹溴氧化铋纳米花和硫化铋纳米线，使硫化铋纳米线沉积在溴氧化铋纳米花的表面。
得到悬浮液后，本发明将悬浮液发生溶剂热反应，得到抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂。在本发明中，所述溶剂热反应的温度优选为120～150℃，更优选为130～140℃；所述溶剂热反应的时间优选为12～24h，更优选为18～22h。
在本发明中，所述悬浮液优选经过静置后再进行溶剂热反应。在本发明中，所述静置的时间优选为20～50min，更优选为30～40min。
本发明对所述溶剂热反应的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的反应装置即可，具体的，如高压反应釜。
溶剂热反应后，本发明优选对反应产物依次进行固液分离和洗涤以及干燥得到抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂。在本发明中，所述固液分离优选为抽滤。
抽滤完成后，本发明对抽滤得到的固体产物进行洗涤。在本发明中，所述洗涤优选为水洗，本发明对所述水洗的用量、次数没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
水洗完成后，本发明将水洗产物烘干得到抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂。本发明对所述烘干的温度、时间没有特殊的限定，能够除去水性产物中的水分即可，具体的，如在60℃下烘干6h。
本发明还提供了上述技术方案所述光催化剂或上述技术方案所述制备方法制得的光催化剂在抑制蓝藻中的应用。
在本发明中，所述光催化剂质量与蓝藻的浓度比优选为浓度比优选为0.05～0.25g：2.8×108cell·L-1；更优选为0.2g：(2.8×108cell·L-1)藻液。
下面结合实施例对本发明提供的抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
称取1mmol Bi(NO3)3·5H2O溶解于10mL乙二醇甲醚，超声15min，得到无色硝酸铋溶液；将2.4mmol硫脲和0.7mmol KBr溶解于30mL乙二醇甲醚中，超声15min，搅拌至得到无色透明溶液，称取1g EP加入无色透明溶液中，机械搅拌30min得到混合物，在机械搅拌下，将硝酸铋溶液逐滴加到混合物中，混合均匀，得到黄色EP悬浮液，然后静置30min。转移至高压反应釜中，于120℃反应12h，自然冷却后，抽滤样品并用大量去离子水洗涤，在60℃烘干即可得到棕褐色EP-Bi2S3/BiOBr。
实施例2
称取1.5mmol Bi(NO3)3·5H2O溶解于10mL乙二醇甲醚，超声15min，得到无色硝酸铋溶液；将2.4mmol硫脲和0.7mmol KBr溶解于30mL乙二醇甲醚中，超声15min，搅拌至得到无色透明溶液，称取1g EP加入无色透明溶液中，机械搅拌30min得到混合物，在机械搅拌下，将硝酸铋溶液逐滴加到混合物中，混合均匀，得到黄色EP悬浮液，然后静置30min。转移至高压反应釜中，于130℃反应18h，自然冷却后，抽滤样品并用大量去离子水洗涤，在60℃烘干即可得到棕褐色EP-Bi2S3/BiOBr。
实施例3
称取2mmol Bi(NO3)3·5H2O溶解于10mL乙二醇甲醚，超声15min，得到无色硝酸铋溶液；将2.4mmol硫脲和0.7mmol KBr溶解于30mL乙二醇甲醚中，超声15min，搅拌至得到无色透明溶液，称取1g EP加入无色透明溶液中，机械搅拌30min得到混合物，在机械搅拌下，将硝酸铋溶液逐滴加到混合物中，混合均匀，得到黄色EP悬浮液，然后静置30min。转移至高压反应釜中，于140℃反应22h，自然冷却后，抽滤样品并用大量去离子水洗涤，在60℃烘干即可得到棕褐色EP-Bi2S3/BiOBr。
实施例4
称取3mmol Bi(NO3)3·5H2O溶解于10mL乙二醇甲醚，超声15min，得到无色硝酸铋溶液；将2.4mmol硫脲和0.7mmol KBr溶解于30mL乙二醇甲醚中，超声15min，搅拌至得到无色透明溶液，称取1g EP加入无色透明溶液中，机械搅拌30min得到混合物，在机械搅拌下，将硝酸铋溶液逐滴加到混合物中，混合均匀，得到黄色EP悬浮液，然后静置30min。转移至高压反应釜中，于150℃反应24h，自然冷却后，抽滤样品并用大量去离子水洗涤，在60℃烘干即可得到棕褐色EP-Bi2S3/BiOBr。
对比例1
制备EP-Bi2S3催化剂，其制备方法为实施例1中不添加KBr制备EP-Bi2S3，其余步骤一致。
对比例2
制备EP-BiOBr催化剂，其制备方法为实施例1中不添加硫脲制备EP-BiOBr，其余步骤一致。
EP-Bi2S3、EP-BiOBr以及实施例1制得的EP-Bi2S3/BiOBr光催化剂的XRD衍射图谱如图1所示。由图1可以看出，EP-Bi2S3特征峰与单斜晶型的Bi2S3的标准卡片(PDF#17-0320)相吻合。EP-BiOBr特征衍射峰与四方晶型BiOBr的标准卡片(PDF#09-0393)完全吻合，EP-Bi2S3/BiOBr出现两种组分的主要衍射峰，晶型未改变，但由于Bi2S3的含量较低，主要的衍射峰峰与BiOBr的衍射峰部分重合。
EP-Bi2S3、EP-BiOBr以及实施例1制得的EP-Bi2S3/BiOBr光催化剂的SEM图谱如图2所示，其中a为EP，b为EP-Bi2S3，c为EP-BiOBr，d为EP-Bi2S3/BiOBr。由图可知，EP是光滑的多孔材料，所制备的纯EP-Bi2S3由纳米线组成的纳米花，纯EP-BiOBr为纳米片组成的纳米花，EP-Bi2S3/BiOBr复合材料为纳米线包裹缠绕着纳米花，表明Bi2S3和BiOBr充分填充，两种组分的边界形成p-n异质结，阻碍电子和空穴的复合，提高催化剂的光吸收性能和催化活性。
EP-Bi2S3、EP-BiOBr以及实施例1制得的EP-Bi2S3/BiOBr光催化剂在可见光下对蓝藻铜绿微囊藻的叶绿素a去除对比如图3所示。取0.2g实施例1制得的EP-Bi2S3/BiOBr光催化剂加入到200mL铜绿微囊藻(2.8×108cell·L-1)中，在波长λ≥420nm的模拟太阳光(氙灯，300W，加紫外滤波片)照射下，5h时，叶绿素a的去除率为70.21％。对比实验中，用单一EP-Bi2S3光催化降解铜绿微囊藻，5h内反而增加了叶绿素a的含量，用单一EP-BiOBr光催化降解铜绿微囊藻，5h内，叶绿素a的去除率为25.26％。由此可见，EP-Bi2S3/BiOBr光催化剂优于对比结果。
EP-Bi2S3、EP-BiOBr以及实施例1制得的EP-Bi2S3/BiOBr光催化剂的漂浮性能测试如图4所示。由图4可知，经过一周时间，实施例1制得的EP-Bi2S3/BiOBr光催化剂仍然保持75～85％漂浮率。实际藻华水域处理周期大，需要进行较长时间的光催化处理，飘浮型光催化满足一定时间的漂浮效果，而且悬浮在水中增大了光能利用率，产生更多的光生电子-空穴对，提高光催化效率。
仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂，包括膨胀珍珠岩、包裹在所述膨胀珍珠岩外表面的溴氧化铋纳米花和缠绕在所述溴氧化铋纳米花表面的硫化铋纳米线。
2.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于，所述膨胀珍珠岩的质量与溴氧化铋纳米花的物质的量和硫化铋纳米线的物质的量比为0.5～1g：1～3mol：0.7mol。
3.根据权利要求1或2所述的光催化剂，其特征在于，所述溴氧化铋纳米花的直径为2～3μm。
4.根据权利要求3所述的光催化剂，其特征在于，所述硫化铋纳米线的直径为20～50nm，所述硫化铋纳米线的长度为100～300nm。
5.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于，所述膨胀珍珠岩的粒径为200～250μm，所述膨胀珍珠岩的漂浮率为95～98％。
6.权利要求1～5任意一项所述光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将硝酸铋与乙二醇甲醚混合，得到硝酸铋溶液；
将硫脲、溴化钾、乙二醇甲醚和膨胀珍珠岩混合，得到混合料液；
将所述硝酸铋溶液滴加到所述混合料液中，得到悬浮液；
悬浮液发生溶剂热反应，得到抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸铋与硫脲和溴化钾的摩尔比为1：1～3：0.7。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸铋溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，所述滴加的速率为2～4mL/min。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应的温度为120～150℃，所述溶剂热反应的时间为12～24h。
10.权利要求1～5任意一项所述光催化剂或权利要求6～9任意一项所述制备方法制得的光催化剂在抑制蓝藻中的应用。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110152736A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-23 | 同济大学 | 用于含油污水处理的膨胀珍珠岩-碘氧铋复合光催化剂 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104998665A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-10-28 | 三峡大学 | 一种钒酸铋-溴氧化铋异质结光催化剂，制备方法及其应用 |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104998665A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-10-28 | 三峡大学 | 一种钒酸铋-溴氧化铋异质结光催化剂，制备方法及其应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| HONG-PENG JIAO等: "One-pot synthesis of heterostructured Bi2S3/BiOBr microspheres with highly efficient visible light photocatalytic performance", 《RSC ADV》 * |
| XIN WANG等: "Solar light-driven photocatalytic destruction of cyanobacteria by F-Ce-TiO2/expanded perlite floating composites", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110152736A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-23 | 同济大学 | 用于含油污水处理的膨胀珍珠岩-碘氧铋复合光催化剂 |
| CN117258846A (zh) * | 2023-09-04 | 2023-12-22 | 北京建筑大学 | 漂浮型催化剂和漂浮型催化剂的制备方法及应用 |
| CN117258846B (zh) * | 2023-09-04 | 2024-05-28 | 北京建筑大学 | 漂浮型催化剂和漂浮型催化剂的制备方法及应用 |
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