CN107684926B - 处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法 - Google Patents
处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107684926B CN107684926B CN201711046176.0A CN201711046176A CN107684926B CN 107684926 B CN107684926 B CN 107684926B CN 201711046176 A CN201711046176 A CN 201711046176A CN 107684926 B CN107684926 B CN 107684926B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photocatalyst
- dye
- treating
- salinity wastewater
- wastewater
- 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
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 85
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910000014 Bismuth subcarbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 16
- RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N hydron;methyl 4-methoxypyridine-2-carboxylate;chloride Chemical compound Cl.COC(=O)C1=CC(OC)=CC=N1 RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 37
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 37
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 29
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 24
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 claims description 23
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 claims description 23
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 claims description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 11
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 8
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229940036358 bismuth subcarbonate Drugs 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 4
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N Cyanamide Chemical compound NC#N XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 2
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims 14
- MGLUJXPJRXTKJM-UHFFFAOYSA-L bismuth subcarbonate Chemical compound O=[Bi]OC(=O)O[Bi]=O MGLUJXPJRXTKJM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 26
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 26
- FWIZHMQARNODNX-UHFFFAOYSA-L dibismuth;oxygen(2-);carbonate Chemical compound [O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3].[O-]C([O-])=O FWIZHMQARNODNX-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 18
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 10
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 abstract description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 5
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 5
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000696 nitrogen adsorption--desorption isotherm Methods 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 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
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B01J35/39—
-
- 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
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- 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
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/30—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the textile industry
-
- 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
Abstract
本发明公开了一种处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法，属于光催化领域。本发明的光催化剂以多孔石墨相碳化氮纳米片为载体，多孔石墨相碳化氮纳米片载体上负载碳酸氧铋纳米颗粒。本发明所得催化剂可在可见光下催化处理高盐废水中的染料，具有可见光下响应，成本低、降解率高的优点。催化剂的制备过程中，采用水热处理后的石墨相碳化氮，直接与硝酸铋研磨、焙烧，可使碳酸氧铋颗粒原位生成于碳化氮载体表面，利用两者强烈相互作用力，提高了光催化剂的催化反应稳定性。此外在制备过程中未引入任何有机溶剂，环保、工艺简单，有利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及光催化领域，特别涉及一种处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法。
背景技术
随着纺织品工业化的快速发展，大量印染废水的排放严重威胁着自然环境和人类健康。印染废水具有色度深、毒性强、难降解、pH值波动大等特点，并且往往无机盐含量很高，采取常规方法难以对其进行有效的处理。
近年来，光催化氧化法作为一种深度氧化法，以其能耗低、反应条件温和、操作简单、成本低等特点，被公认为最有发展前景的污染物去除技术。TiO2光催化剂具有价廉、无毒、高活性等等优点，但是高盐废水中高浓度的Cl-对活性自由基•OH具有明显的猝灭作用，从而严重降低了其光催化效果。
为了提高在高盐废水中染料的降解效果，公开号为CN102806075A的中国专利采用光催化与电化学有机结合的方法，可有效的抑制Cl-的猝灭作用，但是光电催化中所耗费的大量电能以及所采取的TiO2光催化剂必须在紫外光下工作，仍严重制约着该技术的进一步发展。
石墨相碳化氮 (g-C3N4)，因其独特的石墨状片层结构和氮取代掺杂，使其成为一种既具有强吸附能力，又能对可见光进行响应的新型二维非金属半导体材料，引起研究者的关注。公开号为CN 107029774 A的中国专利，采用有机溶剂回流方法制备了多孔石墨相碳化氮，并且发现在可见光下对印染废水有较好的降解效率，但是该催化剂具有单一物相，很难抑制光生电子与光生空穴的快速复合，因此其光催化降解效果仍需要进一步提高；此外专利尚未涉及该催化剂对高盐印染废水的处理效果，并且该催化剂的制备采用毒性较大有机溶剂，制备过程复杂。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决现有技术中高盐废水中染料处理效果不理想的问题，本发明提供了一种处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法。
本发明的技术方案为：
一种处理高盐废水中染料的光催化剂，以多孔石墨相碳化氮纳米片为载体，多孔石墨相碳化氮纳米片载体上负载碳酸氧铋纳米颗粒。
作为优选方案，碳酸氧铋纳米颗粒的负载量为0.1-10.0%。
所述处理高盐废水中染料的光催化剂的制备方法，包括步骤：
1）将石墨相碳化氮前驱体置入马弗炉，升温至400-600℃并在该温度下保持100-500 min，冷却至室温，得黄色粉末A；
2）将步骤1）制得的黄色粉末A置于去离子水中超声0.5-3 h，得到悬浮液B；
3）将悬浮液B置于水热釜，120-240℃加热6-30 h，冷却至室温离心得固体物质C；
4）固体物质C干燥，得土黄色固体D；
5）硝酸铋与土黄色固体D混合研磨，然后置入马弗炉，升温至400-600℃，并在该温度下保持3-6 h，冷却得处理高盐废水中染料的光催化剂。
作为优选方案，步骤1）中所述石墨相碳化氮前驱体为尿素、氰胺、双氰胺、三聚氰胺中的一种或多种。
作为优选方案，步骤2）中，悬浮液B中，黄色粉末A的质量分数为0.5%-1.5%。
作为优选方案，步骤5）中硝酸铋与土黄色固体D的摩尔比为4×10-4-4×10-2:1。
作为优选方案，步骤1）与步骤5）中升温速率为1-5℃/min。
所述处理高盐废水中染料的光催化剂在处理高盐废水中甲基橙和/或罗丹明B的用途。
采用处理高盐废水中染料的光催化剂处理高盐废水中染料的方法，向待处理的高盐废水中加入所述处理高盐废水中染料的光催化剂；在波长420-800 nm的光源照射下，搅拌反应0.2-6 h，滤除催化剂。
作为优选方案，废水中Cl-浓度为0-6000mg/L，pH为4-11，染料含量为5-50 mg/L，催化剂的加入量满足：0.6-1.5 mg催化剂/mL高盐废水。
本发明的有益效果为：
1）以多孔石墨相碳化氮纳米片为载体，负载碳酸氧铋纳米颗粒的光催化剂。该多孔石墨相碳化氮具有大的孔径、比表面以及孔体积，以其作为载体将有利于染料分子在高盐状态下仍在碳化氮表面的大量吸附和富集，这为光催化剂的光催化降解提供了丰富的原料准备； 此外，碳酸氧铋与石墨相碳化氮形成异质结构，在可见光下有很强的吸收，可使该催化剂在可见光下进行光催化，从而降低光催化的运行成本。
2）针对光催化剂通过三种自由基对有机物尤其是甲基橙和罗丹明B进行降解：活性自由基•OH，光生空穴和•02-，以及高浓度的Cl-对活性自由基•OH具有明显的猝灭作用。本专利介绍的光催化剂，利用碳酸氧铋与石墨相碳化氮形成异质结，可使光催化剂通过•02-（石墨相碳化氮上电子转移到碳酸氧铋表面，直接与溶液中的氧气生成）和石墨相碳化氮中的光生空穴高效降解高盐废水中的染料。此外，由于石墨相碳化氮的光生电子，转移到碳酸氧铋表面，这将使石墨相碳化氮光生电子与光生电子有很好的分离效果，这也显著提高光催化效果。
3）催化剂的制备过程中，采用水热处理后的石墨相碳化氮，直接与硝酸铋研磨、焙烧，可使碳酸氧铋颗粒原位生成于碳化氮载体表面，利用两者强烈相互作用力，提高了光催化剂的催化反应稳定性。此外在制备过程中未引入任何有机溶剂，环保、工艺简单，这将有利于工业化生产。
4）本发明的光催化剂催化处理高盐废水中的染料，可在可见光照射下，室温条件进行降解，反应条件温和，成本低，易于实现。
5）本发明的光催化剂很容易再生使用，再生多次后仍有非常好的光催化性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中处理高盐废水中染料的光催化剂的氮气吸附-脱附等温线图。
图2为实施例1中处理高盐废水中染料的光催化剂的高倍透射电镜图。
具体实施方式
实施例1
将三聚氰胺装入带有盖子的坩埚内，置于马弗炉中，以1℃/min的升温速度升温至400℃，保持100 min后，冷却至室温，得到黄色粉末；然后将其与一定量去离子水混合（水的质量百分含量为99.5%），在室温下下超声0.5h后，倒入到水热釜中，在120℃加热6h，冷却至室温离心，将得到的固体物质在烘箱内40℃下干燥5h，得到土黄色固体物质；而后与硝酸铋（摩尔比为1：4×10-4）进行研磨，而后装入带有盖子的坩埚中，以升温速度1℃/min升温至400℃，保持3h后，冷却至室温，得到多孔石墨相碳化氮纳米片负载碳酸氧铋纳米颗粒的光催化剂。
由图1可知，通过氮气吸附-脱附技术检测，发现在相对压力（P/Po）=0 .5-1 .0范围内，等温线出现一个滞后环，表明催化剂存在介孔孔道结构。这说明：所得到催化剂仍然保持载体（多孔石墨相碳化氮纳米片）的介孔结构。
由图2可以发现晶格条纹间距为0.297nm，对应为碳酸氧铋（100）面。此外，从图中可以发现，碳酸氧铋颗粒分布在多孔石墨相碳化氮纳米片表面，这将形成碳酸氧铋和石墨相碳化氮的异质结构，从而显著提高了光催化效果。
评价条件 ：在40 mg/L 的含罗丹明B的高盐染料废水中，Cl-浓度为5700mg/L，pH为4，催化剂的加入质量以高盐染料废水的体积计为0.6 mg/mL，在波长 420-800 nm范围内的光源照射下，室温搅拌反应，光催化反应时间为1 h，过滤除去催化剂，得到降解去除罗丹明B后的水体。
结果显示 ：经本实施例多孔石墨相碳化氮纳米片负载碳酸氧铋纳米颗粒的光催化剂处理后，罗丹明B的降解率为98.4%。
实施例 2
将三聚氰胺装入带有盖子的坩埚内，置于马弗炉中，以5℃/min的升温速度升至600℃，保持500 min后，冷却至室温，得到黄色粉末；然后将其与一定量去离子水混合（水的质量百分含量为98.5%），在室温下超声3h后，倒入到水热釜中，在240℃加热30h，冷却至室温离心，将得到的固体物质在烘箱内100℃下干燥30h，得到土黄色固体物质；而后与硝酸铋（摩尔比为1：4×10-2）进行研磨，而后装入带有盖子的坩埚中，以升温速度5℃/min,升至600℃，保持6h后，冷却至室温，得到多孔石墨相碳化氮纳米片负载碳酸氧铋纳米颗粒的光催化剂。
评价条件 ：在40 mg/L 的含甲基橙的高盐染料废水中，Cl-浓度为5700mg/L，pH为11，催化剂的加入质量以高盐染料废水的体积计为1.0 mg/mL，在波长 420-800 nm范围内的光源照射下，室温搅拌反应，光催化反应时间为1 h，过滤除去催化剂，得到降解去除甲基橙后的水体。结果显示 ：经本实施例多孔石墨相碳化氮纳米片负载碳酸氧铋纳米颗粒的光催化剂处理后，甲基橙的降解率为96.8%。
实施例3
将三聚氰胺装入带有盖子的坩埚内，置于马弗炉中，以2.5℃/min的升温速度升至530℃，保持200 min后，冷却至室温，得到黄色粉末；然后将其与一定量去离子水混合（水的质量百分含量为99.0%），在室温下超声1h后，倒入到水热釜中，在180℃加热12h，冷却至室温离心，将得到的固体物质在烘箱内70℃下干燥10h，得到土黄色固体物质；而后与硝酸铋（摩尔比为1：8×10-3）进行研磨，而后装入带有盖子的坩埚中，以升温速度2.5℃/min,升至500℃，保持4h后，冷却至室温，得到多孔石墨相碳化氮纳米片负载碳酸氧铋纳米颗粒的光催化剂。
评价条件 ：在20 mg/L 的含罗丹明B和20 mg/L甲基橙的高盐染料废水中，Cl-浓度为5700mg/L，pH为7，催化剂的加入质量以高盐染料废水的体积计为1.5 mg/mL，在波长420-800 nm范围内的光源照射下，室温搅拌反应，光催化反应时间为1 h，过滤除去催化剂，得到降解去除罗丹明B和甲基橙后的水体。
结果显示：经本实施例多孔石墨相碳化氮纳米片负载碳酸氧铋纳米颗粒的光催化剂处理后，罗丹明B的降解率为98.2%、甲基橙的降解率为97.0%。
再生条件：光催化反应结束后，用去离子水和乙醇依次洗涤催化剂沉淀若干次，将所得沉淀于70℃干燥 3 小时。结果显示 ：以多孔石墨相碳化氮纳米片负载碳酸氧铋纳米颗粒的光催化剂的光催化剂重复利用四次后仍具有非常好的催化性能。试验结果为 ：第一次重复利用该催化剂，罗丹明B的降解率为98.1%、甲基橙的降解率为96.8%；第二次重复利用该催化剂，罗丹明B的降解率为97.7%、甲基橙的降解率为96.5%；第三次重复利用该催化剂，罗丹明B的降解率为97.5%、甲基橙的降解率为96.2%；第四次重复利用该催化剂，罗丹明B的降解率为97.1%、甲基橙的降解率为96.0%。
本发明所得催化剂多次重复利用后，对罗丹明B和甲基橙的降解率依然很高。
对比例1
将三聚氰胺装入带有盖子的坩埚内，置于马弗炉中，以2.5℃/min的升温速度升至530℃，保持200 min后，冷却至室温，得到黄色粉末；然后将其与一定量去离子水混合（水的质量百分含量为99.0%），在室温下超声1h后，倒入到水热釜中，在180℃加热12h，冷却至室温离心，将得到的固体物质在烘箱内70℃下干燥10h，得到土黄色固体物质；而后装入带有盖子的坩埚中，以升温速度2.5℃/min,升至500℃，保持4h后，冷却至室温，得到多孔石墨相碳化氮纳米片的光催化剂。
评价条件 ：在20 mg/L 的含罗丹明B和20 mg/L甲基橙的高盐染料废水中，Cl-浓度为5700mg/L，pH为7，催化剂的加入质量以高盐染料废水的体积计为1.5 mg/mL，在波长420-800 nm范围内的光源照射下，室温搅拌反应，光催化反应时间为1 h，过滤除去催化剂，得到降解去除罗丹明B和甲基橙后的水体。
结果显示 ：经本对比例多孔石墨相碳化氮纳米片的光催化剂处理后，罗丹明B的降解率为23.1%、甲基橙的降解率为24.5%。
对比例2
将三聚氰胺装入带有盖子的坩埚内，置于马弗炉中，以2.5℃/min的升温速度升至530℃，保持200 min后，冷却至室温，得到黄色粉末；然后将其与一定量去离子水混合（水的质量百分含量为99.0%），在室温下超声1h后，倒入到水热釜中，在180℃加热12h，冷却至室温离心，将得到的固体物质在烘箱内70℃下干燥10h，得到土黄色固体物质；而后与硝酸铜（摩尔比为1：8×10-3）进行研磨，装入带有盖子的坩埚中，以升温速度2.5℃/min,升至500℃，保持4h后，冷却至室温，得到多孔石墨相碳化氮纳米片负载氧化铜纳米颗粒的光催化剂。
评价条件 ：在20 mg/L 的含罗丹明B和20 mg/L甲基橙的高盐染料废水中，Cl-浓度为5700mg/L，pH为7，催化剂的加入质量以高盐染料废水的体积计为1.5 mg/mL，在波长420-800 nm范围内的光源照射下，室温搅拌反应，光催化反应时间为1 h，过滤除去催化剂，得到降解去除罗丹明B和甲基橙后的水体。
结果显示 ：经本对比例多孔石墨相碳化氮纳米片负载氧化铜纳米颗粒的光催化剂处理后，罗丹明B的降解率为35.6%、甲基橙的降解率为33.4%。。
对比例3
将三聚氰胺装入带有盖子的坩埚内，置于马弗炉中，以2.5℃/min的升温速度升至530℃，保持200 min后，冷却至室温，得到黄色粉末；然后将其与一定量去离子水混合（水的质量百分含量为99.0%），在室温下超声1h后，倒入到水热釜中，在180℃加热12h，冷却至室温离心，将得到的固体物质在烘箱内70℃下干燥10h，得到土黄色固体物质；而后与硝酸锌（摩尔比为1：8×10-3）进行研磨，装入带有盖子的坩埚中，以升温速度2.5℃/min,升至500℃，保持4h后，冷却至室温，得到多孔石墨相碳化氮纳米片负载氧化锌纳米颗粒的光催化剂。
评价条件 ：在20 mg/L 的含罗丹明B和20 mg/L甲基橙的高盐染料废水中，Cl-浓度为5700mg/L，pH为7，催化剂的加入质量以高盐染料废水的体积计为1.5 mg/mL，在波长420-800 nm范围内的光源照射下，室温搅拌反应，光催化反应时间为1 h，过滤除去催化剂，得到降解去除罗丹明B和甲基橙后的水体。
结果显示 ：经本对比例多孔石墨相碳化氮纳米片负载氧化锌纳米颗粒的光催化剂处理后，罗丹明B的降解率为42.7%、甲基橙的降解率为39.2%。
Claims (9)
1.一种处理高盐废水中染料的光催化剂，其特征在于：以多孔石墨相碳化氮纳米片为载体，多孔石墨相碳化氮纳米片载体上负载碳酸氧铋纳米颗粒；
所述处理高盐废水中染料的光催化剂的制备方法，包括步骤：
1）将石墨相碳化氮前驱体置入马弗炉，升温至400-600℃并在该温度下保持100-500min，冷却至室温，得黄色粉末A；
2）将步骤1）制得的黄色粉末A置于去离子水中超声0.5-3 h，得到悬浮液B；
3）将悬浮液B置于水热釜，120-240℃加热6-30 h，冷却至室温离心得固体物质C；
4）固体物质C干燥，得土黄色固体D；
5）硝酸铋与土黄色固体D混合研磨，然后置入马弗炉，升温至400-600℃，并在该温度下保持3-6 h，冷却得处理高盐废水中染料的光催化剂。
2.如权利要求1所述处理高盐废水中染料的光催化剂，其特征在于：碳酸氧铋纳米颗粒的负载量为0.1-10.0%。
3.如权利要求1所述处理高盐废水中染料的光催化剂，其特征在于：步骤1）中所述石墨相碳化氮前驱体为尿素、氰胺、双氰胺、三聚氰胺中的一种或多种。
4.如权利要求1所述处理高盐废水中染料的光催化剂，其特征在于：步骤2）中，悬浮液B中，黄色粉末A的质量分数为0.5%-1.5%。
5.如权利要求1或4所述处理高盐废水中染料的光催化剂，其特征在于：步骤5）中硝酸铋与土黄色固体D的摩尔比为4×10-4-4×10-2:1。
6.如权利要求1或4所述处理高盐废水中染料的光催化剂，其特征在于：步骤1）与步骤5）中升温速率为1-5℃/min。
7.如权利要求1所述处理高盐废水中染料的光催化剂在处理高盐废水中甲基橙和/或罗丹明B的用途。
8.采用如权利要求1所述处理高盐废水中染料的光催化剂处理高盐废水中染料的方法，其特征在于：向待处理的高盐废水中加入所述处理高盐废水中染料的光催化剂；在波长420-800 nm的光源照射下，搅拌反应0.2-6 h，滤除催化剂。
9.如权利要求8所述处理高盐废水中染料的方法，其特征在于：废水中Cl-浓度为0-6000mg/L，pH为4-11，染料含量为5-50 mg/L，催化剂的加入量满足：0.6-1.5 mg催化剂/mL高盐废水。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711046176.0A CN107684926B (zh) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711046176.0A CN107684926B (zh) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107684926A CN107684926A (zh) | 2018-02-13 |
| CN107684926B true CN107684926B (zh) | 2020-04-07 |
Family
ID=61154822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711046176.0A Active CN107684926B (zh) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107684926B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113247986B (zh) * | 2020-02-13 | 2022-06-07 | 山东大学 | 一种阻断氯离子猝灭自由基的方法 |
| CN111715261A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-09-29 | 南华大学 | G-c3n4催化剂在降解高盐废水中有机染料中的应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104148094A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-11-19 | 河南师范大学 | 一种氟氧化铋/石墨烯复合可见光催化剂的制备方法 |
| CN104549406A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-29 | 华南理工大学 | 一种g-C3N4/铋系氧化物复合可见光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN104607230A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-05-13 | 阜阳师范学院 | 一种复合光催化剂Bi2O3/g-C3N4及其制备方法和应用 |
| CN106166497A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-30 | 湘潭大学 | 一种绿色催化剂及处理有机废水的方法 |
| CN106694016A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-24 | 陕西科技大学 | 一种g‑C3N4/Bi2O3复合粉体及其制备方法和应用 |
| CN106732715A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 陕西科技大学 | 一种BiOCl/g‑C3N4/Bi2O3复合粉体及其制备方法和应用 |
| CN106984360A (zh) * | 2017-04-06 | 2017-07-28 | 江苏大学 | Bi2O2CO3/PPy/g‑C3N4复合光催化剂及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITPD20060141A1 (it) * | 2006-04-18 | 2007-10-19 | Univ Padova | Elettrocatalizzatori a base di carbo-nitruri mono/pluri-metallici per celle a combustibile polimeriche tipo pefc e dmfc e per elettrogeneratori di h2 |
-
2017
- 2017-10-31 CN CN201711046176.0A patent/CN107684926B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104148094A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-11-19 | 河南师范大学 | 一种氟氧化铋/石墨烯复合可见光催化剂的制备方法 |
| CN104549406A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-29 | 华南理工大学 | 一种g-C3N4/铋系氧化物复合可见光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN104607230A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-05-13 | 阜阳师范学院 | 一种复合光催化剂Bi2O3/g-C3N4及其制备方法和应用 |
| CN106166497A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-30 | 湘潭大学 | 一种绿色催化剂及处理有机废水的方法 |
| CN106694016A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-24 | 陕西科技大学 | 一种g‑C3N4/Bi2O3复合粉体及其制备方法和应用 |
| CN106732715A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 陕西科技大学 | 一种BiOCl/g‑C3N4/Bi2O3复合粉体及其制备方法和应用 |
| CN106984360A (zh) * | 2017-04-06 | 2017-07-28 | 江苏大学 | Bi2O2CO3/PPy/g‑C3N4复合光催化剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "Dual visible-light active components containing self-doped Bi2O2CO3/g-C3N4 2D-2D heterojunction with enhanced visible-light-driven photocatalytic activity";Hongwei Huang et al;《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》;20160915;第64-72页 * |
| "g-C3N4 modified Bi2O3 composites with enhanced visible-light";Yeping Li et al;《Journal of Physicsand Chemistry of Solids》;20140906;第112-119页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107684926A (zh) | 2018-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108579676B (zh) | 一种可重复利用型生物炭复合材料的制备方法 | |
| Lan et al. | Application of polyoxometalates in photocatalytic degradation of organic pollutants | |
| CN104128184B (zh) | 一种漂浮型CoFe2O4/TiO2/漂珠复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN106732741B (zh) | 一种降解废水中染料的可见光催化剂及其制备和应用 | |
| CN103586026A (zh) | 一种用于臭氧氧化的炭载催化剂及其制备方法与它的用途 | |
| CN104722302A (zh) | 酸化混晶TiO2纳米线负载型光催化剂及其制备与应用 | |
| CN111215112A (zh) | 一种复合光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN109939643A (zh) | α-Fe2O3掺杂生物炭的制备方法及其应用 | |
| CN102773105B (zh) | 一种负载型钨酸铋光催化剂及其制备方法 | |
| CN101670282B (zh) | 负载型纳米二氧化钛催化剂的制备方法 | |
| 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 | |
| CN105126799A (zh) | TiO2/SiO2复合氧化物的制备及其光催化降解方法 | |
| Liu et al. | One-step synthesis of S-doped and nitrogen-defects co-modified mesoporous g-C3N4 with excellent photocatalytic hydrogen production efficiency and degradation ability | |
| CN107684926B (zh) | 处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法 | |
| Liang et al. | Photocatalytic water splitting to simultaneously produce H2 and H2O2 by two-electron reduction process over Pt loaded Na+ introduced g-C3N4 catalyst | |
| CN108079993B (zh) | 氧化亚铁/氧化亚铜纳米复合材料的制备方法 | |
| CN110787826B (zh) | 一种Ag负载WO3纳米纤维-多孔碳光催化材料及其制法 | |
| CN106975509B (zh) | 一种氮、铁共掺杂钒酸铋可见光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN106512988A (zh) | 一种分子筛负载型MnO2‑ZnO臭氧催化剂及其制备方法 | |
| Chen et al. | Efficient degradation of ciprofloxacin by Cu2O/g-C3N4 heterostructures with different morphologies driven under the visible light | |
| CN104368338B (zh) | 一种具有氨基修饰的Pd/TiO2光催化剂的制备方法 | |
| CN110605138A (zh) | 一种钽氧氮/泡沫镍光催化接触氧化膜的制备方法和应用 | |
| CN102513091A (zh) | 一种石墨烯自组装纳米钒酸铋光催化剂的制备方法 | |
| CN111659447A (zh) | 一种处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法 | |
| CN102500357A (zh) | 一种用于常温常压催化湿式氧化阳离子型偶氮染料废水的催化剂及制备方法 |
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 |