CN108452789B - 复合光催化剂及其制备方法和降解有机酚的方法 - Google Patents

复合光催化剂及其制备方法和降解有机酚的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108452789B
CN108452789B CN201710095663.XA CN201710095663A CN108452789B CN 108452789 B CN108452789 B CN 108452789B CN 201710095663 A CN201710095663 A CN 201710095663A CN 108452789 B CN108452789 B CN 108452789B
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene oxide
composite photocatalyst
titanium dioxide
organic phenol
phenol
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
Application number
CN201710095663.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108452789A (zh
Inventor
刘兴
赵兰华
赖华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hengyang Normal University
Original Assignee
Hengyang Normal University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hengyang Normal University filed Critical Hengyang Normal University
Priority to CN201710095663.XA priority Critical patent/CN108452789B/zh
Publication of CN108452789A publication Critical patent/CN108452789A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108452789B publication Critical patent/CN108452789B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/18Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • C02F2101/34Organic compounds containing oxygen
    • C02F2101/345Phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/10Photocatalysts

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

本发明涉及有机酚类降解技术领域,公开了一种复合光催化剂及其制备方法和降解有机酚的方法,该复合光催化剂的制备方法包括:(1)将氧化石墨烯、二氧化钛和水混合;(2)对步骤(1)所得混合物进行水热处理,以在所述二氧化钛表面负载氧化石墨烯。采用该方法制得的复合光催化剂特别适用于降解有机酚。本发明提供的降解有机酚的方法包括:按照上述方法制备复合光催化剂,并将复合光催化剂与含有机酚的液体样品接触,然后进行光照;或者,将复合光催化剂与含有机酚的液体样品接触,然后进行光照,所述复合光催化剂为石墨烯修饰的二氧化钛。本发明提供的降解有机酚的方法应用对象广、效率高且能耗低。

Description

复合光催化剂及其制备方法和降解有机酚的方法
技术领域
本发明涉及有机酚类降解技术领域,具体地,涉及一种复合光催化剂及其制备方法和降解有机酚的方法。
背景技术
有机酚广泛存在于印染、制药、造纸等企业排放的废水中,其在水中溶解性好、毒性高、稳定性好、难降解,是公认最难治理的有机物之一,已被美、欧等多国列为优先控制的环境污染物。目前,处理有机酚类污染物的方法有物理吸附法、化学氧化法、高温焚烧法及微生物处理法等。而这些技术有诸如应用对象窄、效率比较低、耗能高等不足之处。
光催化是一种在催化剂存在下的光化学反应,是光化学与催化剂的有机结合。在全球环境污染日趋严重及能源短缺的今天,光催化降解有机物和光催化分解水制氢是近年来发展起来的一种节能、高效绿色环保新技术。
二氧化钛作为一种性能稳定高效光催化剂,具有价格低廉,化学性质稳定,无毒无腐蚀等优点,使其成为目前研究最为深入和广泛的半导体材料之一。但是其作为新功能材料的研发,也面临很多局限性,如催化效率不高。
基于此,亟需开发新型光催化剂和降解有机酚的方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有处理有机酚类污染物的方法应用对象窄、效率低、能耗高的缺陷,提供一种复合光催化剂的制备方法,以及由该方法制得的复合光催化剂和一种降解有机酚的方法。
为了实现上述目的,本发明提供一种复合光催化剂的制备方法,该制备方法包括:
(1)将氧化石墨烯、二氧化钛和水混合;
(2)对步骤(1)所得混合物进行水热处理,以在所述二氧化钛表面负载氧化石墨烯。
在本发明中还提供了一种由上述方法制备的复合光催化剂。
同时,在本发明中还提供了一种降解有机酚的方法,该方法包括:按照上述方法制备复合光催化剂,并将复合光催化剂与含有机酚的液体样品接触,然后进行光照;或者,将复合光催化剂与含有机酚的液体样品接触,然后进行光照,所述复合光催化剂为石墨烯修饰的二氧化钛。
二氧化钛在光作用下,在导带、价带中分别产生电子和空穴,光生空穴可以直接氧化有机污染物;光生电子可以与氧分子或氢氧根结合形成超氧自由基或羟基自由基,这两种物种都可以使有机物发生降解。但是,本发明的发明人在研究过程中发现,光生空穴和光生电子的寿命短且不稳定,容易复合,从而导致降解效率很低,而利用氧化石墨烯修饰二氧化钛,由于氧化石墨烯的高比面积、高电子传输性能,通过将氧化石墨烯与二氧化钛复合可有效提高光生电子和空穴的分离效率。本发明的发明人在进一步研究中发现,本发明提供的复合光催化剂,在光作用下,产生的空穴特别适合于氧化有机酚,且产生的电子更适于与有机酚的氧原子或氢氧根结合形成超氧自由基或羟基自由基。本发明提供的降解有机酚的方法应用对象广、效率高且能耗低。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
正如背景技术部分所介绍的,现有技术中存在光催化剂的催化效率不高的现状。为了在一定程度上改变这一现状,在本发明中提供了一种复合光催化剂的制备方法,该制备方法包括:
(1)将氧化石墨烯、二氧化钛和水混合;
(2)对步骤(1)所得混合物进行水热处理,以在所述二氧化钛表面负载氧化石墨烯。
本发明所提供的这种复合光催化剂的制备方法,通过将氧化石墨烯和二氧化钛结合在一起,并经过水热处理可有效提高光生电子和空穴的分离效率,增强催化剂的光催化效率。
本发明对所述氧化石墨烯和二氧化钛的用量的选择范围较宽,优选地,所述氧化石墨烯和二氧化钛的用量使得,所制备的复合光催化剂中,氧化石墨烯的含量为1-3重量%,优选为2-3重量%。
复合光催化剂中,氧化石墨烯的含量可以通过热重分析方法测定。
根据本发明的制备方法,优选地,所述氧化石墨烯和二氧化钛的重量比为4-10:100,进一步优选为6-8:100。该优选的方法,更有利于氧化石墨烯修饰二氧化钛,形成更为稳定的纳米异质结构,更有利于提高制得的复合光催化剂的活性。
在本发明中,优选所述二氧化钛为纳米级二氧化钛粉体,其中的锐钛矿相二氧化钛含量为75-100重量%,平均粒径为15-30nm,比表面积为30-55m2/g。
本发明对步骤(1)所述的混合没有特别的限定,优选地,步骤(1)中,先将氧化石墨烯超声分散于水中得到氧化石墨烯水溶液,然后加入二氧化钛。该种优选方式更有利于将氧化石墨烯和二氧化钛混合均匀,更有利于提高氧化石墨烯在二氧化钛表面分散的均匀性。
本发明对所述超声分散的时间没有特别的限定,只要将氧化石墨烯分散均匀即可,可以根据所需要分散的物料的量进行相应的选择,优选所述超声分散的时间为10-60min。
根据本发明的一种优选实施方式,所述氧化石墨烯水溶液的浓度为0.1-2g/L,进一步优选为0.25-1g/L。
本发明对所述氧化石墨烯没有特别的限定,可以为本领域常规使用的任何氧化石墨烯,可以通过商购得到,也可以通过自行制备得到(优选通过Hummers法)。本发明的发明人在研究过程中发现,当所述氧化石墨烯按照如下方法制备时,所得到的复合光催化剂的效率更高。因此,优选地,所述氧化石墨烯通过包括以下步骤的方法获得:在冰浴条件下,在搅拌条件下,将浓硫酸、石墨粉和硝酸钠混合,然后加入高锰酸钾,将得到的混合物升温至12-16℃,反应0.5-1h,0再升温至30-40℃,反应0.2-0.5h,再升温至90-100℃,反应0.2-0.5h,得到氧化的石墨,然后将氧化的石墨进与双氧水溶液混合后进行抽滤,然后用稀盐酸、蒸馏水和乙醇依次洗涤滤饼至无硫酸根离子存在并呈中性,对洗涤后的物质进行干燥,即得到氧化石墨烯。
本发明对所述浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾以及双氧水的用量和浓度没有特别的限定,只要满足使得石墨氧化得到石墨烯即可,本领域技术人员可以根据实际情况进行选择,例如,当需要氧化1g石墨时,可以使用23mL浓硫酸(浓度可以为98%),0.5g硝酸钠,6g高锰酸钾和10mL双氧水溶液(浓度为30体积%)。
本发明对所述干燥的条件没有特别的限定,例如可以为40-60℃下干燥10-15h。
根据本发明的制备方法,优选地,步骤(2)中,所述水热处理的条件包括:密封环境90-180℃温度下,反应0.5-6h,进一步优选地,密封环境100-140℃温度下,反应2-4h。采用该种优选的方式,更有利于氧化石墨烯对二氧化钛的修饰,更有利于提高复合光催化剂的活性。如果反应时间过长,可能会导致纳米级二氧化钛团聚、粒子长大甚至改变其晶相组成,还可能使氧化石墨烯被还原程度过高等,这些均会降低其光催化活性。
本发明提供的复合光催化剂的制备方法还包括在水热处理后,对得到的混合物进行离心分离、洗涤并干燥得到复合光催化剂。本发明对所述洗涤和干燥没有特别的限定,可以按照常规方法进行,例如,所述洗涤采用去离子水洗涤1-3次,所述干燥的条件可以为40-60℃下干燥10-15h。
本发明还提供了上述制备的复合光催化剂。
通过上述方法制得的复合光催化剂活性高、试用范围广且制备过程简单易控。
根据本发明的一种优选实施方式,所述氧化石墨烯分散于二氧化钛表面,且复合光催化剂的比表面积为70-90m2/g,进一步优选为77-90m2/g。
本发明还提供了一种降解有机酚的方法,该方法包括:按照上述方法制备复合光催化剂,并将复合光催化剂与含有机酚的液体样品接触,然后进行光照;或者,将复合光催化剂与含有机酚的液体样品接触,然后进行光照,所述复合光催化剂为石墨烯修饰的二氧化钛,优选所述复合光催化剂为本发明提供的复合光催化剂。
需要说明的是,按照上述方法制备复合光催化剂可以直接与含有机酚的液体样品接触用于降解有机酚,而不需要将按照上述方法制备复合光催化剂涂覆在载体面板上形成复合板在进行降解,本发明提供的方法操作简单且用于降解有机酚时,降解效率高。
本发明的发明人发现,本发明提供的复合光催化剂特别适用于有机酚的降解,将本发明提供的复合光催化剂用于有机酚的降解,不仅能耗低,而且适用于不同种类的有机酚的降解,且复合光催化剂的催化效率高。
根据本发明的一种优选实施方式,所述含有机酚的液体样品的浓度为1-20mg/L,进一步优选为5-10mg/L。
在本发明中,所述有机酚是本领域常规的各种有机酚,优选特指易溶于水、挥发性不强、稳定、具有较大毒性的取代酚,例如可以选自硝基苯酚、氨基苯酚和氯苯酚中的至少一种。本发明所述有机酚包括但不限于对硝基苯酚、邻硝基苯酚、间硝基苯酚、对氨基苯酚、邻氨基苯酚、间氨基苯酚、对氯苯酚、间氯苯酚和邻氯苯酚中的至少一种,最优选为硝基苯酚。本发明的发明人发现,本发明提供的复合光催化剂特别适用于降解硝基苯酚(特别是对硝基苯酚)。
本发明对所述有机酚与复合光催化剂的重量比的选择范围较宽,优选地,所述有机酚与复合光催化剂的重量比为0.5-5:100,进一步优选为1-2:100。
本发明对所述光照的条件没有特别的限定,只要使得复合光催化剂产生电子和空穴即可,优选地,所述光照采用高压汞灯、氙灯、金属卤钨灯和太阳光中的至少一种,进一步优选所述光照采用高压汞灯和/或金属卤钨灯。
根据本发明的一种优选实施方式,所述光照的条件包括:功率为100-350W,时间为0.5-4h,进一步优选包括:150-200W,时间为0.5-2h。该种优选方式更有利于激发复合光催化剂产生电子和空穴,更有利于提高有机酚的降解效率。
含有机酚的液体样品可以为各种来源的含机酚的废水,如制药厂、造纸厂排出的废水。
根据本发明一种最优选的实施方式,所述方法包括:将(通过Hummers方法制备)氧化石墨烯、二氧化钛和水混合(氧化石墨烯和二氧化钛的重量比为6-8:100);然后对所得混合物进行水热处理(100-140℃温度下反应2-4h),以在所述二氧化钛表面负载氧化石墨烯,得到复合光催化剂;将复合光催化剂与含有硝基苯酚的液体样品(有机酚的浓度为5-10mg/L)接触,然后进行光照(150-200W,时间为0.5-2h)。
以下通过实施例和对比例对本发明作进一步详细描述。
以下实施例中,降解率是指降解的有机酚与待降解有机酚水溶液中的有机酚的重量百分比,通过紫外可见分光光度计测得。
以下实施例中,复合光催化剂的比表面积通过BET测得。
以下实施例中,复合光催化剂中氧化石墨烯的含量通过热重分析方法测得。
实施例1
氧化石墨烯的制备:取23mL浓H2SO4加入到100mL三口烧瓶中,电动搅拌条件下加入1g石墨粉和0.5g硝酸钠,同时用冰水浴将其冷却至4℃以下,再加入6g KMnO4,然后将其升温至15℃,反应1h后,再升温至35℃继续反应0.5h,再升温至95℃反应0.5h得到氧化的石墨;将氧化的石墨倒入100mL冷冻的双氧水溶液(含10.0mL浓度为30体积%的双氧水),体系颜色迅速从红褐色变成金黄色,搅拌均匀后用砂芯漏斗进行抽滤,然后用浓度为30体积%的稀盐酸、蒸馏水、乙醇依次洗涤滤饼至在用BaCl2(浓度为0.1mol/L)溶液检测滤液无SO4 2-并呈中性后,将样品放入50℃烘箱中干燥12h,得到氧化石墨烯S-1;
复合光催化剂的制备:将氧化石墨烯S-1超声分散于水中得到浓度为0.5g/L的氧化石墨烯水溶液,取60mL上述氧化石墨烯水溶液,并向其中加入0.5g二氧化钛(锐钛矿,购自上海振欣试剂厂,平均粒径为20-25nm,比表面积为45m2/g,下同)并搅拌,将得到的混合物转入水热釜中,在120℃下反应3h,对得到的混合物进行离心分离,然后用去离子水洗涤3次,置于烘箱中于50℃干燥12h得到复合光催化剂C-1,复合光催化剂C-1的比表面积为79m2/g,复合光催化剂中氧化石墨烯的含量为2.1重量%;对复合光催化剂C-1进行XRD分析,将分析结果与纯二氧化钛分析结果进行对比发现,复合光催化剂C-1中没有出现氧化石墨烯的衍射峰且氧化石墨烯没有影响二氧化钛的衍射峰,说明氧化石墨烯均匀分散在二氧化钛表面;而且SEM(扫面电镜)分析可以直接看出氧化石墨烯负载于二氧化钛表面;
有机酚的降解:将0.1g复合光催化剂C-1投入到100mL浓度为10mg/L的对硝基苯酚水溶液中,在暗处搅拌0.5h,转到150W的高压汞灯下进行光照,每0.5h取一次样;每次取样后将样品在转速为14000r/min的离心机中离心10min,取上层清液,用紫外可见分光光度计测量吸光度,所用检测波长为对硝基苯酚的最大吸收波长315nm,根据吸光度计算降解率,降解结果列于表1。
表1
降解时间,min 降解率,%
0 0
30 27.9
60 40.7
90 48.6
120 60.0
实施例2
氧化石墨烯的制备:取46mL浓H2SO4加入到250mL三口烧瓶中,电动搅拌条件下加入2g石墨粉和1g硝酸钠,同时用冰水浴将其冷却至4℃以下,再加入12g KMnO4,然后将其升温至15℃,反应1h后,再升温至35℃继续反应0.5h,再升温至95℃反应0.5h得到氧化的石墨;将氧化的石墨倒入200mL冷冻的双氧水溶液(含10.0mL浓度为30体积%的双氧水),体系颜色迅速从红褐色变成金黄色,搅拌均匀后用砂芯漏斗进行抽滤,然后用浓度为30体积%的稀盐酸、蒸馏水、乙醇依次洗涤滤饼至在用BaCl2(浓度为0.1mol/L)溶液检测滤液无SO4 2-并呈中性后,将样品放入50℃烘箱中干燥12h,得到氧化石墨烯S-2;
复合光催化剂的制备:将氧化石墨烯S-2超声分散于水中得到浓度为1g/L的氧化石墨烯水溶液,取60mL上述氧化石墨烯水溶液,并向其中加入0.75g二氧化钛(锐钛矿,购自上海振欣试剂厂)并搅拌,将得到的混合物转入水热釜中,在140℃下反应3h,对得到的混合物进行离心分离,然后用去离子水洗涤3次,置于烘箱中于50℃干燥12h得到复合光催化剂C-2,复合光催化剂C-2的比表面积为90m2/g,复合光催化剂中氧化石墨烯的含量为2.8重量%;
有机酚的降解:将0.05g复合光催化剂C-2投入到200mL浓度为5mg/L的邻硝基苯酚水溶液中,在暗处搅拌0.5h,转到200W的金属卤钨灯下进行光照,每0.5h取一次样;每次取样后将样品在转速为14000r/min的离心机中离心10min,取上层清液,用紫外可见分光光度计测量吸光度,所用检测波长为邻硝基苯酚的最大吸收波长280nm,降解结果列于表2。
表2
降解时间,min 降解率,%
0 0
30 22.9
60 37.5
90 43.6
120 56.1
实施例3
氧化石墨烯的制备:同实施例1;
复合光催化剂的制备:将氧化石墨烯S-1超声分散于水中得到浓度为0.25g/L的氧化石墨烯水溶液,取60mL上述氧化石墨烯水溶液,并向其中加入0.21g二氧化钛(锐钛矿,购自上海振欣试剂厂)并搅拌,将得到的混合物转入水热釜中,在100℃下反应4h,对得到的混合物进行离心分离,然后用去离子水洗涤3次,置于烘箱中于50℃干燥12h得到复合光催化剂C-3,复合光催化剂C-3的比表面积为77m2/g,复合光催化剂中氧化石墨烯的含量为2.5重量%;
有机酚的降解:将0.1g复合光催化剂C-3投入到200mL浓度为7.5mg/L的对硝基苯酚水溶液中,在暗处搅拌0.5h,转到150W的高压汞灯下进行光照,每0.5h取一次样;每次取样后将样品在转速为14000r/min的离心机中离心10min,取上层清液,用紫外可见分光光度计测量吸光度,所用检测波长为对硝基苯酚的最大吸收波长315nm,降解结果列于表3。
表3
降解时间,min 降解率,%
0 0
30 24.2
60 38.0
90 45.7
120 58.2
实施例4
按照实施例1的方法,不同的是,不包括步骤(1)氧化石墨烯的制备,所述氧化石墨烯商购自南京先丰纳米材料科技有限公司,牌号为XF002-2。
降解时间为120min时,对硝基苯酚降解率为46.9%。
实施例5
按照实施例1的方法,不同的是,复合光催化剂制备过程中,水热处理的温度为170℃。
降解时间为120min时,对硝基苯酚降解率为49.1%。
实施例6
按照实施例1的方法,不同的是,复合光催化剂制备过程中,水热处理的温度为90℃。
降解时间为120min时,对硝基苯酚降解率为39.0%。
实施例7
按照实施例1的方法,不同的是,复合光催化剂制备过程中,水热处理的时间为6h。
降解时间为120min时,对硝基苯酚降解率为54.6%。
实施例8
按照实施例1的方法,不同的是,二氧化钛的加入量为0.6g,使得氧化石墨烯和二氧化钛的重量比为5:100。
降解时间为120min时,对硝基苯酚降解率为51.4%。
实施例9
按照实施例1的方法,不同的是,对硝基苯酚水溶液的浓度为20mg/L,投入量为50mL。
降解时间为120min时,对硝基苯酚降解率为47.5%。
实施例10
按照实施例3的方法,不同的是,在暗处搅拌0.5h后,转到太阳光下进行照射,每1h取一次样,降解结果列于表4。
表4
降解时间,h 降解率,%
0 0
1 16.9
2 28.2
3 39.7
4 50.1
实施例11
按照实施例1的方法,不同的是,将10mg/L的对硝基苯酚水溶液替换为10mg/L的对氯苯酚。
降解时间为120min时,对氯苯酚降解率为50.7%。
实施例12
按照实施例1的方法,不同的是,将10mg/L的对硝基苯酚水溶液替换为10mg/L的2,4-二氯苯酚。
降解时间为120min时,2,4-二氯苯酚降解率为41.2%。
对比例1
按照实施例1的方法,不同的是,不采用氧化石墨烯对二氧化钛进行修饰,步骤(3)中直接将0.1g二氧化钛投入对硝基苯酚水溶液中。降解结果列于表5。
表5
Figure BDA0001230186760000121
Figure BDA0001230186760000131
对比例2
按照实施例1的方法,不同的是,采用聚苯胺对二氧化钛进行修饰,具体地:将0.5gTiO2超声分散于20mL无水乙醇中,加入含有苯胺(苯胺与TiO2质量比为6:100)的20mL的浓度为1mol/L的HCl溶液,磁力搅拌30min。随后于冰水浴中,控制温度为0℃,将溶有过硫酸铵(过硫酸铵与苯胺的摩尔比为1:1)的10mL的浓度为1mol/L的HCl溶液滴加入反应瓶中,在恒温磁力搅拌下置于0℃冰水浴中聚合6h,聚合反应完成后进行抽滤,然后先用蒸馏水洗涤3次,再用乙醇洗涤3次,最后将所得固体在50℃下干燥12h,研磨得聚苯胺/TiO2复合光催化剂。
有机酚的降解同实施例1,降解结果列于表6。
表6
降解时间,min 降解率,%
0 0
30 14.4
60 29.7
90 39.4
120 49.8
对比例3
按照实施例1的方法,不同的是,采用12-硅钨酸对二氧化钛进行修饰,具体地:将0.5g TiO2超声分散于60mL H4SiW12O40水溶液中(H4SiW12O40与TiO2的质量比为6:100),磁力搅拌12h后进行抽滤,用蒸馏水洗涤滤饼,最后将所得固体在50℃下干燥12h,研磨得12-硅钨酸/TiO2复合光催化剂。
有机酚的降解同实施例1,降解结果列于表7。
表7
降解时间,min 降解率,%
0 0
30 17.1
60 27.5
90 36.3
120 43.6
由此可见,本发明利用氧化石墨烯修饰二氧化钛,可以提高复合光催化剂的效率。将本发明提供的复合光催化剂用于有机酚的降解时,应用对象广、效率高且能耗低。特别地,通过实施例1与实施例4的对比发现,采用Hummers法制备的氧化石墨烯更有利于提高复合光催化剂的性能;通过实施例1与实施例5-7的对比发现,采用本发明优选的水热处理条件更有利于提高复合光催化剂的性能;通过实施例1与实施例8的对比发现,采用本发明优选的氧化石墨烯和二氧化钛的用量比更有利于提高复合光催化剂的性能;通过实施例1与实施例9的对比发现,采用本发明的方法特别适用于浓度为5-10mg/L的有机酚水溶液的处理;通过实施例3与实施例10的对比发现,采用本发明优选的光照方式更有利于提高复合光催化剂的性能,并且本发明制备的氧化石墨烯修饰的二氧化钛复合光催化剂在自然的太阳光下也具有较高的降解有机酚的能力;通过实施例1和实施例11-12的对比发现,本发明提供的复合光催化剂更有利于降解硝基苯酚;通过实施例1与对比例1-3的对比发现,本发明采用氧化石墨烯修饰二氧化钛制得的复合光催化剂比纯二氧化钛、聚苯胺修饰二氧化钛以及12-硅钨酸修饰二氧化钛(聚苯胺和12-硅钨酸为光催化剂二氧化钛的常见修饰物),具有更好的光降解有机酚性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其他的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种降解有机酚的方法,该方法包括:
将复合光催化剂与含有机酚的液体样品接触,然后进行光照;所述光照采用高压汞灯和/或金属卤钨灯,所述光照的条件包括:功率为100-350W,时间为0.5-4h;
所述有机酚选自硝基苯酚;所述含有机酚的液体样品中有机酚的浓度为5-10mg/L;所述有机酚与复合光催化剂的重量比为1-2:100;
所述复合光催化剂通过以下方法制备得到:
(1)将氧化石墨烯、二氧化钛和水混合;所述氧化石墨烯和二氧化钛的重量比为6-8:100;
(2)对步骤(1)所得混合物进行水热处理,以在所述二氧化钛表面负载氧化石墨烯;
所述水热处理的条件包括:密封环境100-140℃温度下,反应2-4h;
所述氧化石墨烯通过包括以下步骤的方法获得:在冰浴条件下,在搅拌条件下,将浓硫酸、石墨粉和硝酸钠混合,然后加入高锰酸钾,将得到的混合物升温至12-16℃,反应0.5-1h,再升温至30-40℃,反应0.2-0.5h,再升温至90-100℃,反应0.2-0.5h,得到氧化的石墨,然后将氧化的石墨与双氧水溶液混合后进行抽滤,然后用稀盐酸、蒸馏水和乙醇依次洗涤滤饼至无硫酸根离子存在并呈中性,对洗涤后的物质进行干燥;
所述氧化石墨烯和二氧化钛的用量使得,所制备的复合光催化剂中氧化石墨烯的含量为1-3重量%。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,
步骤(1)中,先将氧化石墨烯超声分散于水中得到氧化石墨烯水溶液,然后加入二氧化钛。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述氧化石墨烯水溶液的浓度为0.1-2g/L。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述氧化石墨烯水溶液的浓度为0.25-1g/L。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述复合光催化剂中,氧化石墨烯分散于二氧化钛表面,且复合光催化剂的比表面积为70-90m2/g。
CN201710095663.XA 2017-02-22 2017-02-22 复合光催化剂及其制备方法和降解有机酚的方法 Active CN108452789B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710095663.XA CN108452789B (zh) 2017-02-22 2017-02-22 复合光催化剂及其制备方法和降解有机酚的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710095663.XA CN108452789B (zh) 2017-02-22 2017-02-22 复合光催化剂及其制备方法和降解有机酚的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108452789A CN108452789A (zh) 2018-08-28
CN108452789B true CN108452789B (zh) 2021-06-11

Family

ID=63222117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710095663.XA Active CN108452789B (zh) 2017-02-22 2017-02-22 复合光催化剂及其制备方法和降解有机酚的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108452789B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109437412B (zh) * 2018-12-21 2021-09-17 河海大学 一种生态纤维及制备方法与应用
CN109621934A (zh) * 2019-01-24 2019-04-16 王冠宇 一种石墨烯二氧化钛复合催化剂的制备方法
CN110064384B (zh) * 2019-05-08 2022-03-08 宁波石墨烯创新中心有限公司 光催化浆料、光催化织物及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102872848A (zh) * 2012-10-17 2013-01-16 东南大学 吸附增强型石墨烯二氧化钛纳米复合物光催化剂的制备方法
CN103464180A (zh) * 2012-06-07 2013-12-25 中国人民解放军63971部队 石墨烯/p25复合光催化剂的制备及氯化方法
CN103816869A (zh) * 2014-03-11 2014-05-28 济南大学 一种磁性介孔二氧化钛/氧化石墨烯吸附材料的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103464180A (zh) * 2012-06-07 2013-12-25 中国人民解放军63971部队 石墨烯/p25复合光催化剂的制备及氯化方法
CN102872848A (zh) * 2012-10-17 2013-01-16 东南大学 吸附增强型石墨烯二氧化钛纳米复合物光催化剂的制备方法
CN103816869A (zh) * 2014-03-11 2014-05-28 济南大学 一种磁性介孔二氧化钛/氧化石墨烯吸附材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108452789A (zh) 2018-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jiang et al. Constructing graphite-like carbon nitride modified hierarchical yolk–shell TiO 2 spheres for water pollution treatment and hydrogen production
Shen et al. Enhanced visible light photocatalytic activity in SnO2@ g-C3N4 core-shell structures
Mahamud et al. Zeolite supported CdS/TiO2/CeO2 composite: Synthesis, characterization and photocatalytic activity for methylene blue dye degradation
Sun et al. Fabricating nitrogen-doped carbon dots (NCDs) on Bi3. 64Mo0. 36O6. 55 nanospheres: a nanoheterostructure for enhanced photocatalytic performance for water purification
Hou et al. Preparation of Cu 2 O@ TiOF 2/TiO 2 and its photocatalytic degradation of tetracycline hydrochloride wastewater
CN109012663B (zh) 一种纳米银/碳复合光催化材料及其制备方法和应用
Liu et al. Superb photocatalytic activity of 2D/2D Cl doped g-C3N4 nanodisc/Bi2WO6 nanosheet heterojunction: Exploration of photoinduced carrier migration in S-scheme heterojunction
Lee et al. S-scheme g-C3N4/ZnO heterojunction photocatalyst with enhanced photodegradation of azo dye
Lyu et al. Single-atom Mn anchored on N-doped graphene oxide for efficient adsorption-photocatalytic degradation of sulfanilamide in water: Electronic interaction and mineralization pathway
Yu et al. Active faceted Cu2O hollow nanospheres for unprecedented adsorption and visible-light degradation of pollutants
Zou et al. Enhanced photocatalytic activity of bismuth oxychloride by in-situ introducing oxygen vacancy
CN108452789B (zh) 复合光催化剂及其制备方法和降解有机酚的方法
Heshmatpour et al. A probe into the effect of fixing the titanium dioxide by a conductive polymer and ceramic on the photocatalytic activity for degradation of organic pollutants
Khasevani et al. Green synthesis of ternary carbon dots (CDs)/MIL-88B (Fe)/Bi2S3 nanocomposite via MOF templating as a reusable heterogeneous nanocatalyst and nano-photocatalyst
Chen et al. Synthesis of micro-nano Ag3PO4/ZnFe2O4 with different organic additives and its enhanced photocatalytic activity under visible light irradiation
Yang et al. Ascorbic acid-assisted hydrothermal route to create mesopores in polymeric carbon nitride for increased photocatalytic hydrogen generation
Zhong et al. Enhanced photo-induced charge separation and solar-driven photocatalytic activity of g-C3N4 decorated by SO42−
Zhao et al. Enhanced photocatalytic performance of layered carbon microsphere/BiOCl composite with oxygen vacancies
Chen et al. Facile synthesis of AgBr@ ZIF-8 hybrid photocatalysts for degradation of Rhodamine B
Berekute et al. Novel visible-light-active Pg-CN-based α-Bi2O3/WO3 ternary photocatalysts with a dual Z-scheme heterostructure for the efficient decomposition of refractory ultraviolet filters and environmental hormones: Benzophenones
CN115041235A (zh) 一种钛金属有机骨架负载硫化铜复合光催化剂及其制备方法和应用
Liu et al. Modification of ZIF-8 nanocomposite by a Gd atom doped TiO2 for high efficiency photocatalytic degradation of neutral red dye: An experimental and theoretical study
Cui et al. A recyclable photocatalyst Cu2O/Fe3O4@ C/Cu nanocomposite for efficient photocatalytic reduction of 4-nitrophenol
Liao et al. Constructing MXene-derived Z-Scheme g-C3N4/Ti3C2TX/Ag3PO4 photocatalysts with enhanced charge transfer for aquatic organic pollutants removal
Huang et al. Fabrication of FeTiO3/NiTiO3 hybrid heterostructures for visible-light-driven photo-Fenton reaction towards ceftiofur sodium 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