CN108355660A - 一种用于降解VOCs的铁修饰TiO2/GO三元复合材料的制备方法 - Google Patents
一种用于降解VOCs的铁修饰TiO2/GO三元复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108355660A CN108355660A CN201810281863.9A CN201810281863A CN108355660A CN 108355660 A CN108355660 A CN 108355660A CN 201810281863 A CN201810281863 A CN 201810281863A CN 108355660 A CN108355660 A CN 108355660A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- iron
- tio
- mixed
- vocs
- fecl
- 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.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract 9
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 title claims abstract 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title abstract 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 title 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 title 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 8
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 4
- HDUMBHAAKGUHAR-UHFFFAOYSA-J titanium(4+);disulfate Chemical compound [Ti+4].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O HDUMBHAAKGUHAR-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 4
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract 2
- -1 iron modified titanic oxide Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 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
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/745—Iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8678—Removing components of undefined structure
- B01D53/8687—Organic components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于降解VOCs的铁修饰TiO2/GO复合材料的制备方法。利用一步微波辅助水热法，将氯化铁（FeCl3）、GO与硫酸钛（Ti(SO4)2）充分混合，放入反应釜，在微波辅助下，水热反应制备铁修饰二氧化钛/石墨烯Fe‑TiO2/GO复合材料。将复合材料作为光催化装置中的填料和辅助材料，进行光催化降解挥发性有机气体VOCs。Fe和GO的加入使TiO2催化性能及降解效率大幅提高，制备步骤简单，大幅缩短了反应时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于降解VOCs的铁修饰TiO2/GO复合材料的制备方法，属于半导体光催化技术领域。
背景技术
二氧化钛（TiO2）是一种常用的高效、无毒无害、便宜易得、耐污染性强的光化学催化剂，并且独特的电子及能带结构可以与有机污染物发生氧化还原反应，催化降解挥发性有机气体VOCs为CO2和H2O，是一种处理挥发性有机气体的绿色环保的材料。但是因为TiO2在催化过程中光生载流子复合率高，光谱吸收分布在紫外区，对太阳能的利用率低、对污染物吸附能力差、有效接触面积不充分等局限性制约了其在实际应用的效果。
为解决上述技术方面的问题，本发明利用微波辅助水热法一步制备铁修饰二氧化钛/石墨烯复合材料（Fe-TiO2/GO），工艺简单易行，大幅缩短水热反应时间。GO的添加可以增加光生载流子分离效率，提高催化剂吸附性能，增加VOCs与TiO2接触几率，提高催化降解效率，Fe使光吸收带隙从紫外光区拓展至可见光区，使TiO2可以在可见光下进行光催化反应，催化降解挥发性有机气体。制备的光催化复合材料可以作为光催化降解装置的填料和辅助催化剂，添加到光催化反应装置上，提高挥发性有机气体的催化降解效率。
发明内容
本发明提供了一种用于降解VOCs的铁修饰TiO2/GO复合材料的制备方法，为解决TiO2光催化效率较低的问题，研究了铁修饰TiO2/GO复合材料的制备方法。将GO溶解于去离子水中，得到GO分散液。以硫酸钛（Ti(SO4)2）作为前驱体，氯化铁（FeCl3）和GO分别与Ti(SO4)2溶液混合，得到混合液。将混合液倒入内衬聚四氟乙烯的反应釜中，用微波辅助反应。反应结束后，取出反应釜里面的悬浮液，洗涤干燥，即得Fe-TiO2/GO复合材料。
GO水溶液超声处理20-30 min，同时进行磁力搅拌1-2 h，直到GO完全分散溶解。将Ti(SO4)2与GO按质量比m(GO):m(Ti(SO4)2)=6%-20%混合，在磁力搅拌器上搅拌60-90 min，充分混合，然后按照摩尔比为n(FeCl3):n(Ti(SO4)2) =0.2%-0.8%的比例添加FeCl3，混合均匀。将混合液倒入内衬聚四氟乙烯的反应釜中，在1-5 MPa压力下，水热温度180-260 ℃，用微波辅助反应6-10 h。反应完毕取出的悬浮液用60-100 ml去离子水离心洗涤，用真空干燥箱在60-90 ℃条件下干燥20-24 h。将复合材料作为光催化装置中的填料和辅助材料，进行光催化降解挥发性有机气体VOCs。
附图说明
图1为铁修饰TiO2/GO复合材料结构示意图。
图2为铁修饰TiO2/GO复合材料扫描电镜图。
具体实施方案
称量GO 10 mg，溶解于30 ml的去离子水中，对溶液进行超声处理1 h，得到GO分散液。称量100 mg的Ti(SO4)2，与GO分散液混合，置于磁力搅拌器上，搅拌1 h，使Ti(SO4)2与GO充分混合，称量10 mg FeCl3加入到混合液中，搅拌2.5 h，混合均匀，将所得混合液缓慢倒入内衬聚四氟乙烯的反应釜中，在2 MPa的压力，反应温度210 ℃，在微波辅助下进行水热反应8 h，待反应完毕自然冷却降到室温后，取出反应釜里面的悬浮液，用60 ml去离子水洗涤离心后，置于真空干燥箱内，在80℃下干燥24 h，即得Fe-TiO2/GO复合材料。将复合材料作为光催化降解装置的光催化填料参与降解VOCs气体。
Claims (3)
1.一种用于降解VOCs的铁修饰TiO2/GO复合材料的制备方法，其特征在于采用微波辅助水热法制备复合材料，以硫酸钛（Ti(SO4)2）作为钛源，加入氯化铁（FeCl3）提供铁元素，与GO混合制备混合液，加入反应釜，在微波辅助下进行水热反应，Ti(SO4)2在水热反应下生成TiO2，Fe与GO共同改性TiO2，制备铁修饰TiO2/GO复合材料（Fe-TiO2/GO）。
2.根据权利要求1所述的一种用于降解VOCs的铁修饰TiO2/GO复合材料的制备方法，其特征在于，以硫酸钛（Ti(SO4)2）作为钛源，Ti(SO4)2用量为50-200 mg，将GO水溶液与Ti(SO4)2按质量比m(GO):m(Ti(SO4)2)=6%-20%混合，得到GO与Ti(SO4)2混合液（GO/ Ti(SO4)2）。
3.根据权利要求1所述的一种用于降解VOCs的铁修饰TiO2/GO复合材料的制备方法，其特征在于，将氯化铁（FeCl3）按摩尔比n(FeCl3):n(Ti(SO4)2)= 0.2%-0.8%与混合液GO/Ti(SO4)2混合，把混合液放入反应釜，用微波辅助水热法在1-5 MPa压力下，水热温度180-260℃，在微波辅助下反应20-40 min一步制备铁修饰TiO2/GO复合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810281863.9A CN108355660A (zh) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | 一种用于降解VOCs的铁修饰TiO2/GO三元复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810281863.9A CN108355660A (zh) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | 一种用于降解VOCs的铁修饰TiO2/GO三元复合材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108355660A true CN108355660A (zh) | 2018-08-03 |
Family
ID=63001905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810281863.9A Pending CN108355660A (zh) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | 一种用于降解VOCs的铁修饰TiO2/GO三元复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108355660A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110743497A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-02-04 | 西南科技大学 | 仿生结构超轻碳气凝胶的制备方法 |
| CN112742390A (zh) * | 2019-10-30 | 2021-05-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 石墨改性方法及由该方法制备的改性石墨和烃氧化方法及挥发性有机物的脱除方法 |
| CN113694927A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-11-26 | 江苏盛世基业环保科技有限公司 | 一种自分散石墨烯和铁共掺杂纳米二氧化钛及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH044969B2 (zh) * | 1982-03-01 | 1992-01-30 | ||
| CN103030139A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-10 | 复旦大学 | 一种磁性石墨烯复合材料的合成方法及其应用 |
| CN103861575A (zh) * | 2014-02-27 | 2014-06-18 | 常州耀春格瑞纺织品有限公司 | 一种掺杂改性TiO2/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN104588019A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-05-06 | 广州星帮尼环保科技有限公司 | 石墨烯-铁离子改性TiO2光触媒复合材料及其制备方法 |
| CN105964236A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-09-28 | 天津工业大学 | 一种石墨烯/二氧化钛光催化剂的制备方法 |
| CN106215920A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-12-14 | 佛山市高明区尚润盈科技有限公司 | 一种多孔石墨烯负载二氧化钛复合材料及其制备方法 |
| CN106328959A (zh) * | 2016-08-15 | 2017-01-11 | 江苏师范大学 | TiO2‑Graphene复合材料的制备方法 |
-
2018
- 2018-04-02 CN CN201810281863.9A patent/CN108355660A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH044969B2 (zh) * | 1982-03-01 | 1992-01-30 | ||
| CN103030139A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-10 | 复旦大学 | 一种磁性石墨烯复合材料的合成方法及其应用 |
| CN103861575A (zh) * | 2014-02-27 | 2014-06-18 | 常州耀春格瑞纺织品有限公司 | 一种掺杂改性TiO2/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN104588019A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-05-06 | 广州星帮尼环保科技有限公司 | 石墨烯-铁离子改性TiO2光触媒复合材料及其制备方法 |
| CN105964236A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-09-28 | 天津工业大学 | 一种石墨烯/二氧化钛光催化剂的制备方法 |
| CN106328959A (zh) * | 2016-08-15 | 2017-01-11 | 江苏师范大学 | TiO2‑Graphene复合材料的制备方法 |
| CN106215920A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-12-14 | 佛山市高明区尚润盈科技有限公司 | 一种多孔石墨烯负载二氧化钛复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| K. ESQUIVEL等: ""Microwave-assisted synthesis of (S)Fe/TiO2 systems: Effects of synthesis conditions and dopant concentration on photoactivity"", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110743497A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-02-04 | 西南科技大学 | 仿生结构超轻碳气凝胶的制备方法 |
| CN110743497B (zh) * | 2019-10-28 | 2022-03-04 | 西南科技大学 | 仿生结构超轻碳气凝胶的制备方法 |
| CN112742390A (zh) * | 2019-10-30 | 2021-05-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 石墨改性方法及由该方法制备的改性石墨和烃氧化方法及挥发性有机物的脱除方法 |
| CN112742390B (zh) * | 2019-10-30 | 2023-07-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 石墨改性方法及由该方法制备的改性石墨和烃氧化方法及挥发性有机物的脱除方法 |
| CN113694927A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-11-26 | 江苏盛世基业环保科技有限公司 | 一种自分散石墨烯和铁共掺杂纳米二氧化钛及其制备方法 |
| CN113694927B (zh) * | 2021-09-09 | 2024-04-12 | 江苏盛世基业环保科技有限公司 | 一种自分散石墨烯和铁共掺杂纳米二氧化钛及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108706573B (zh) | 一种可高效活化过硫酸盐的石墨烯基中空硫化钴纳米晶及其制备方法 | |
| CN104399516B (zh) | 一种处理硝基苯酚废水的光催化剂的制备方法、一种硝基苯酚废水的处理方法 | |
| CN102600823B (zh) | 一种石墨烯/二氧化钛复合材料的制备方法 | |
| CN104549406A (zh) | 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 | |
| CN104801328B (zh) | 一种低温制备TiO2/g‑C3N4复合光催化剂的方法 | |
| CN104888753A (zh) | 一种二硫化锡/二氧化钛复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN105195198B (zh) | 一种mpg-C3N4/Bi0.9Nd0.1VO4复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107983387B (zh) | 一种氮化碳/硒酸铋复合材料的制备方法与应用 | |
| 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 | |
| CN110038592A (zh) | 一种Ce2S3/TiO2纳米片复合物光催化剂的制备方法 | |
| CN112495415B (zh) | 一种纳米管催化材料及其制备方法和用途 | |
| CN110026173A (zh) | 纳米ZnO/TiO2复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108479752A (zh) | 一种二维碳层负载的BiVO4/TiO2异质可见光催化剂的制备方法 | |
| CN108620061A (zh) | 一种介孔氧化钨（WO3）掺杂钨酸铋（Bi2WO6）复合光催化剂的制备方法 | |
| CN108435176A (zh) | 一种铁掺杂TiO2八面体纳米颗粒及其制备方法 | |
| CN108355660A (zh) | 一种用于降解VOCs的铁修饰TiO2/GO三元复合材料的制备方法 | |
| CN104148099B (zh) | 一种MoS2-BiPO4复合光催化剂的制备方法 | |
| CN105772018A (zh) | 一种Bi2WO6-BiFeO3复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN108273510A (zh) | 一种z型可见光响应复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN116943692A (zh) | 一种铁酸铋/硫酸氧铋/三氧化二铁条状复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN103785429A (zh) | 一种磷酸银/石墨烯/二氧化钛纳米复合材料及制备方法 | |
| CN102658104A (zh) | 可见光下具有光催化活性的TiO2催化剂的制备方法 | |
| CN114950512A (zh) | 一种TiO2/TiC/Fe3O4易分离光热催化剂及其制备方法 | |
| CN113441145B (zh) | 一种钛酸钡/羟基氧化铁光催化剂的制备方法 | |
| CN102847536B (zh) | 一种复合光催化材料及其制备方法和应用 |
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 | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180803 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |