CN107961782B - 一种带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料的制备方法 - Google Patents
一种带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107961782B CN107961782B CN201711336257.4A CN201711336257A CN107961782B CN 107961782 B CN107961782 B CN 107961782B CN 201711336257 A CN201711336257 A CN 201711336257A CN 107961782 B CN107961782 B CN 107961782B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nanbo
- cubic
- solution
- photocatalytic material
- square holes
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 27
- YHBDIEWMOMLKOO-UHFFFAOYSA-I pentachloroniobium Chemical compound Cl[Nb](Cl)(Cl)(Cl)Cl YHBDIEWMOMLKOO-UHFFFAOYSA-I 0.000 claims abstract description 21
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 27
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 abstract 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 229910003378 NaNbO3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 2
- 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 description 2
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- MUPJWXCPTRQOKY-UHFFFAOYSA-N sodium;niobium(5+);oxygen(2-) Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[Na+].[Nb+5] MUPJWXCPTRQOKY-UHFFFAOYSA-N 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
- B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
-
- 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
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (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
本发明涉及一种带有方孔的立方体NaNbO3的制备方法，属于光催化材料领域。本发明采用水热法，以五氯化铌、氢氧化钠、硝酸钠为原料，在180‑240℃下水热处理36‑60小时，即可制备出带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料。具有方孔的立方体形貌有利于对光的吸收和对污染物的吸附，大幅提高了光催化材料的吸附能力，进而提高了光催化降解的速率。本发明所描述的制备方法成本低廉，工艺简单，易于操作，不需要复杂设备。
Description
技术领域
本发明属于光催化材料水处理领域，尤其是涉及一种带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料的制备。
背景技术
随着全球工农业的快速发展，环境污染和能源问题，特别是水污染中有机污染物亟待处理。如何更为绿色高效地处理被有机污染的水体备受关注。与吸附和过滤等方法相比，基于半导体材料的光催化技术被认为是解决水污染问题最为有效、最有前途的方法之一。光催化技术则是通过吸收太阳光，驱动氧化还原反应，破坏水体中的有害的有机污染物，不会产生二次污染。
NaNbO3是一种铁电性很强的钙钛矿型铁电体，它具有高的电光系数和非线性光学系数，能对近红外半导体激光进行倍频获得蓝光输出，主要用于激光倍频、电光调制和光折变材料，是人们非常感兴趣的一种非线性光学材料。同时，NaNbO3也是禁带宽度为~3.48 eV的半导体材料。最近研究发现，在紫外光激发下，展现出比TiO2更高的光催化降解能力。为了更好地利用紫外光，研究工作者进行了大量的探索，通过金属修饰、构建异质结等手段，以提高其紫外光催化性能。
本发明制备了带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料。该催化材料制备方法仅是通过以五氯化铌、氢氧化钠、硝酸钠为原料，在180-240℃下水热处理36-60小时，即可得到带有方孔的立方体NaNbO3。开孔形貌不仅使材料具有更高的比表面积，另外还可以更有效地捕获紫外激发光，进而极大地提高光催化活性；另外，该方法还具有成本低、过程简单和易于操作的特点。
发明内容
本发明制备出了一种带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料，所得光催化材料具有高的紫外光催化活性，在污水处理等领域有着潜在应用；该催化材料制备方法具有成本低、过程简单和易于操作的特点。
本发明涉及一种带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料的制备，步骤如下：
（1）将适量的五氯化铌溶于25 mL无水乙醇中，搅拌得到澄清溶液，五氯化铌的摩尔浓度为0.1-0.3 mol/L；
（2）称量适量硝酸钠溶于25 mL去离子水中，搅拌得到澄清溶液，溶液中硝酸钠的摩尔浓度为五氯化铌的3-5倍；
（3）将以上两溶液混合搅拌，称取适量1.2-1.8 g NaOH溶于25 mL去离子水中后，加至混合液中，搅拌10分钟后装入水热釜中，在180-240℃下水热处理36-60小时，经洗涤干燥后即可得到带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料。
优选的，步骤（1）所得五氯化铌的摩尔浓度为0.16mol/L.
优选的，步骤（2）所得溶液中硝酸钠的摩尔浓度为五氯化铌的4倍。
优选的，步骤（3）在200℃下水热处理48小时。
该制备方法温度低，过程简单，易于操作，可连续化生产；该方法制得的NaNbO3光催化材料具有带有方孔的立方体形貌和优异的紫外光催化性能。
本发明取得的优异效果是：
1. 该方法制得的带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料，具有高的紫外光催化活性，在环境保护领域有着潜在应用前景；
2. 本发明描述的制备方法成本低，过程简单，易于操作，不需要复杂设备。
附图说明
图1是实施例1制备的带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料的X射线衍射图谱；
图2是实施例1制备的带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料对罗丹明B的降解效果图；
图3是实施例1制备的带有方孔的立方体NaNbO3的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步说明，以帮助更好的理解本发明的内容，但这些具体实施方式不以任何方式限制本发明的保护范围。
实施例1 一种带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将0.004 mol五氯化铌溶于25 mL无水乙醇中，搅拌得到澄清溶液，五氯化铌的摩尔浓度为0.16 mol/L。
（2）称量0.012 mol硝酸钠溶于25 mL去离子水中，搅拌得到澄清溶液，溶液中硝酸钠的摩尔浓度为五氯化铌的3倍；
（3）将以上两溶液混合搅拌，称取适量1.5 g NaOH溶于25 mL去离子水中后，加至混合液中，搅拌10分钟后装入水热釜中，在200℃下水热处理48小时，经洗涤干燥后即可得到带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料。
图1是实例1所得NaNbO3的X射线衍射图谱，表明得到了样品物相为NaNbO3。图2是实例1所得NaNbO3对罗丹明的紫外光催化效果图，可以看出在100 min光照下NaNbO3对RhB降解率达到100%，说明所得NaNbO3具有优异的光催化性能。图3为实例1所得NaNbO3的扫描电子显微镜照片，可以看出NaNbO3光催化材料的带有方孔的立方体形貌。
实施例2
一种带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将0.0025 mol五氯化铌溶于25 mL无水乙醇中，搅拌得到澄清溶液，五氯化铌的摩尔浓度为0.1 mol/L。
（2）称量0.0125 mol硝酸钠溶于25 mL去离子水中，搅拌得到澄清溶液，溶液中硝酸钠的摩尔浓度为五氯化铌的5倍；
（3）将以上两溶液混合搅拌，称取适量1.2 g NaOH溶于25 mL去离子水中后，加至混合液中，搅拌10分钟后装入水热釜中，在180℃下水热处理60小时，经洗涤干燥后即可得到带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料。
实施例3
一种带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将0.0075 mol五氯化铌溶于25 mL无水乙醇中，搅拌得到澄清溶液，五氯化铌的摩尔浓度为0.3 mol/L。
（2）称量0.03 mol硝酸钠溶于25 mL去离子水中，搅拌得到澄清溶液，溶液中硝酸钠的摩尔浓度为五氯化铌的4倍；
（3）将以上两溶液混合搅拌，称取适量1.8 g NaOH溶于25 mL去离子水中后，加至混合液中，搅拌10分钟后装入水热釜中，在240℃下水热处理36小时，经洗涤干燥后即可得到带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料。
以上各实施例只是对本发明做进一步说明，并非用以限制本发明专利，凡为本发明的等效实施，均应包含于本发明专利的权利要求范围之内。
该专利的研发受到山东省高等学校科技计划（J15LA10）和聊城大学大学生科技创新基金（26312171911）的资助。
Claims (4)
1.一种带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将适量的五氯化铌溶于25 mL无水乙醇中，搅拌得到澄清溶液，五氯化铌的摩尔浓度为0.1-0.3 mol/L；
（2）称量适量硝酸钠溶于25 mL去离子水中，搅拌得到澄清溶液，溶液中硝酸钠的摩尔浓度为五氯化铌的3-5倍；
（3）将以上两溶液混合搅拌，称取适量1.2-1.8 g NaOH溶于25 mL去离子水中后，加至混合液中，搅拌10分钟后装入水热釜中，在180-240℃下水热处理36-60小时，经洗涤干燥后即可得到带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所得五氯化铌的摩尔浓度为0.16mol/L。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所得溶液中硝酸钠的摩尔浓度为五氯化铌的4倍。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）在200℃下水热处理48小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711336257.4A CN107961782B (zh) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | 一种带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711336257.4A CN107961782B (zh) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | 一种带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107961782A CN107961782A (zh) | 2018-04-27 |
| CN107961782B true CN107961782B (zh) | 2020-07-10 |
Family
ID=61995334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711336257.4A Expired - Fee Related CN107961782B (zh) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | 一种带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107961782B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101597165A (zh) * | 2009-07-07 | 2009-12-09 | 桂林理工大学 | 一种铌酸钠粉体的水热合成方法 |
| CN103127932A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-06-05 | 江南大学 | 一种纳米铌系光催化剂的制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6016431B2 (ja) * | 2012-04-20 | 2016-10-26 | キヤノン株式会社 | ニオブ酸ナトリウム微粒子の製造方法 |
| CN104399450A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-03-11 | 辽宁大学 | 一种大比表面积铌酸盐光催化剂的制备方法及应用 |
| CN105126811B (zh) * | 2015-07-29 | 2017-10-24 | 河南大学 | 特定形貌的铌酸钠光催化材料及其制备方法与应用 |
-
2017
- 2017-12-14 CN CN201711336257.4A patent/CN107961782B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101597165A (zh) * | 2009-07-07 | 2009-12-09 | 桂林理工大学 | 一种铌酸钠粉体的水热合成方法 |
| CN103127932A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-06-05 | 江南大学 | 一种纳米铌系光催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Synthesis and enhanced photocatalytic activity of NaNbO3 prepared by hydrothermal and polymerized complex methods;Li Guoqiang,et al.;《Journal of Physics and Chemistry of Solids》;20081031;第69卷;全文 * |
| 铌酸钠和铌酸镉的水热合成与表征;李雪璨;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20141015;第2.2.2节和图2.2 * |
| 铌酸钠粉体的水热法制备及其光催化性能研究;金姣;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20130615;第2.2.2,2.3.3和2.3.4节 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107961782A (zh) | 2018-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shi et al. | Enhancement of visible‐light photocatalytic degradation performance over nitrogen‐deficient g‐C3N4/KNbO3 heterojunction photocatalyst | |
| Yang et al. | Removing Cr (VI) in water via visible-light photocatalytic reduction over Cr-doped SrTiO3 nanoplates | |
| Shahzad et al. | Engineering the performance of heterogeneous WO3/fullerene@ Ni3B/Ni (OH) 2 photocatalysts for hydrogen generation | |
| CN100453167C (zh) | 以植物皮、膜为模板制备介孔二氧化钛光催化剂的方法 | |
| Vijay et al. | Tuning the morphology and exposed facets of SrTiO3 nanostructures for photocatalytic dye degradation and hydrogen evolution | |
| Liu et al. | A novel Z-scheme BiPO4-Bi2O2 (OH)(NO3) heterojunction structured hybrid for synergistic photocatalysis | |
| CN111841615B (zh) | 一种g-C3N4/CDs/β-FeOOH光催化材料及其制备方法 | |
| CN108311162A (zh) | 一种ZnO/BiOI异质结光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN104128183A (zh) | 一种高效降解微囊藻毒素的纳米级磁性石墨烯复合材料及其制备和应用 | |
| Wang et al. | Construction of an S-scheme TiOF2/HTiOF3 heterostructures with abundant OVs and OH groups: Performance, kinetics and mechanism insight | |
| CN102976401A (zh) | 氮掺杂纳米二氧化钛晶体的超声化学制备方法 | |
| Imranullah et al. | Stable and highly efficient natural sunlight driven photo-degradation of organic pollutants using hierarchical porous flower-like spinel nickel cobaltite nanoflakes | |
| KR20170003818A (ko) | 중형기공 아나타제 구형 티타늄 다이옥사이드 광촉매의 제조방법 | |
| Xue et al. | Controlling self-assembly of cellulose nanocrystal to synergistically regulate (001) reactive facets and hierarchical pore structure of anatase nano-TiO2 for high photocatalytic activity | |
| Rangel et al. | Photodegradation of acid yellow 23 BY Nb2O5 supported on eco-friendly glass foams | |
| CN107983347B (zh) | 一种NaNbO3/Ag2O声光催化材料的制备方法 | |
| CN102350331B (zh) | 超声-水热耦合制备TiO2纳米管的方法 | |
| Kubiak et al. | TiO2-C nanocomposite synthesized via facile surfactant-assisted method as a part of less energy-consuming LED-based photocatalytic system for environmental applications | |
| CN106673054A (zh) | 一种形貌可控氟化氢氧化锌纳米材料的制备方法及其在光催化领域上的应用 | |
| CN103785131A (zh) | 一种催化降解有机污染物的方法 | |
| CN107961782B (zh) | 一种带有方孔的立方体NaNbO3光催化材料的制备方法 | |
| CN107597093A (zh) | 一种纳米颗粒自组装芍药状La3+掺杂ZnO及其制备方法和应用 | |
| CN104828865A (zh) | 一种黑色单一板钛矿相二氧化钛的制备方法 | |
| Razali et al. | Study of photocatalytic performance of doping titanium dioxide (TiO2) | |
| Razali et al. | Co2+ doped TiO2 nanotubes visible light photocatalyst synthesized by hydrothermal method for methyl orange degradation |
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 | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200710 |