CN109225271A - 一种SrTiO3/SnCoS4高效光催化剂的制备方法及其应用 - Google Patents
一种SrTiO3/SnCoS4高效光催化剂的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109225271A CN109225271A CN201811322459.8A CN201811322459A CN109225271A CN 109225271 A CN109225271 A CN 109225271A CN 201811322459 A CN201811322459 A CN 201811322459A CN 109225271 A CN109225271 A CN 109225271A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- srtio
- sncos
- catalyst
- preparation
- photochemical catalyst
- 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.)
- Granted
Links
- 229910002370 SrTiO3 Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title abstract description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 40
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 27
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 14
- 235000013878 L-cysteine Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 239000004201 L-cysteine Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910021580 Cobalt(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 16
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 13
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 12
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 11
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims description 7
- 229910021627 Tin(IV) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 6
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 5
- 239000010919 dye waste Substances 0.000 claims description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims description 2
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 abstract description 10
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 14
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 12
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 7
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 7
- 125000002572 propoxy group Chemical group [*]OC([H])([H])C(C([H])([H])[H])([H])[H] 0.000 description 7
- STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M sodium;4-[[4-(dimethylamino)phenyl]diazenyl]benzenesulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1N=NC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 7
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(iii) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- PWKSKIMOESPYIA-UHFFFAOYSA-N 2-acetamido-3-sulfanylpropanoic acid Chemical compound CC(=O)NC(CS)C(O)=O PWKSKIMOESPYIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010007269 Carcinogenicity Diseases 0.000 description 1
- 229910002321 LaFeO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007670 carcinogenicity Effects 0.000 description 1
- 231100000260 carcinogenicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- SFOSJWNBROHOFJ-UHFFFAOYSA-N cobalt gold Chemical compound [Co].[Au] SFOSJWNBROHOFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000103 photoluminescence spectrum Methods 0.000 description 1
- -1 pickling Chemical compound 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910000161 silver phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment 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
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/04—Sulfides
- B01J27/043—Sulfides with iron group metals or platinum group metals
-
- B01J35/39—
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/10—Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- 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
- 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
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- 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
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- 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
- C02F2101/40—Organic compounds containing sulfur
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于催化剂领域，涉及一种SrTiO3/SnCoS4光催化剂的制备方法及其应用。在持续搅拌下将NaOH加入到钛源和Sr(NO3)2的混合溶液中，充分搅拌后置于水热釜中加热，产物经洗涤和干燥得到SrTiO3；然后将SrTiO3加入SnCl4·5H2O、CoCl2·6H2O和L‑半胱氨酸混合溶液中，搅拌后置于水热釜内加热，产物经洗涤干燥后就可以得到SrTiO3/SnCoS4异质结光催化剂。该催化剂的制备工艺条件简单、环境友好、光催化活性高、成本低廉。解决了现有光催化降解效率低、光响应范围窄、催化剂不稳定、以及光生电子和空穴复合快等问题。
Description
技术领域
本发明属于催化剂制备领域，特别涉及一种SrTiO3/SnCoS4高效光催化剂的制备方法及其应用。
背景技术
目前，印染、制药、农业等行业排放了大量废水，多具有致癌性，而自然降解缓慢，对人体健康和生态平衡产生了不利影响。有机染料废水中合成染料稳定性好，含盐度高，因而这类废水难以处理。为了解决废水处理问题，开展大量的研究工作，致力于开发新型技术以弥补常规技术的不足。如：吸附，生物处理，臭氧处理，膜分离技术、光降解等技术已经被研究处理染料废水。利用太阳光与半导体降解空气和水中有机污染物，是一种绿色技术，已经引起了人们极大的兴趣。
SrTiO3是很有前途的光催化剂之一。由于SrTiO3具有热稳定性、结构稳定性、耐光腐蚀性和优异的光催化活性。然而，SrTiO3的带隙较宽，Eg＝3.2eV，只能被紫外光激发，而紫外光只占整个太阳光谱的约4％，利用率低。为了将其光吸收范围从紫外光扩展到可见光区域，改良SrTiO3的方法主要包括贵金属沉积、金属或非金属离子掺杂、以及与其它半导体材料复合。其中的很多方法成本高、稳定性低、光吸收效率低。近年来，发现构建具有适当能带结构的半导体异质结是一种有效提高光催化活性的方法。因为它有助于光生电子和空穴的移动和分离，从而提高整体效率。迄今为止，已经有许多研究关于通过构建基于SrTiO3的异质结光催化剂，来增强其降解有机污染物的光催化活性。例如：SrTiO3/CdS、SrTiO3/Bi2O3、Ag3PO4/SrTiO3、LaFeO3/SrTiO3。然而，这些SrTiO3基异质结光催化剂仍然有一些缺陷，如稳定性差，光生电子和空穴复合快等，其实际应用仍然是一个巨大的挑战。
金属硫化物半导体材料，如MoS2、SnS2和CoS2，因其较窄的带隙，已经被广泛研究。最近，二元金属硫化物，如CdxZn1-xS和SnCoS4已经引起了人们的极大兴趣。但是金属硫化物和二元金属硫化物光催化剂在光照下，光生电子和空穴迅速复合，基本没有光催化活性。
发明内容
为了解决现有SrTiO3基异质结光催化剂可见光下光催化活性低、催化剂稳定性低、光生电子和空穴复合以及硫化物光催化材料中电子空穴对的复合等问题。本发明提供了一种SrTiO3/SnCoS4高效光催化剂材料的制备方法及应用，通过两步简单的水热法在纳米级的SrTiO3表面复合少量的SnCoS4，拓展SrTiO3的光响应范围至可见光区域，并有效抑制硫化物光催化材料中电子空穴对的复合，以及引入双金属离子Sn4+和Co4+的共存形成更加稳定和高效的电荷转移体系，从而提高其光催化降解有机染料的效率。
本发明提供的一种高效光催化材料SrTiO3/SnCoS4是SrTiO3和SnCoS4经过二次水热法形成的异质结催化剂，该方法制备的SrTiO3和SnCoS4是聚集的球形纳米颗粒，SnCoS4以球形颗粒均匀的负载在SrTiO3表面，使表面积较大，有利于与溶液接触。
第一步水热法合成SrTiO3，第二步在SrTiO3上负载SnCoS4，将SrTiO3粉末加入SnCl4·5H2O、CoCl2·6H2O和L-半胱氨酸的混合溶液，水热反应即可制得SrTiO3/SnCoS4光催化剂。
该催化剂的制备方法如下：将钛源和Sr(NO3)2混合，然后滴加NaOH溶液，搅拌超声均匀后，将溶液置于水热釜中加热，冷却至室温，产品洗涤多次，真空干燥，即可得纳米级SrTiO3；将制备的SrTiO3粉末溶于SnCl4·5H2O、CoCl2·6H2O和L-半胱氨酸均匀混合溶液，搅拌超声充分混合后，装入水热反应釜后加热，洗涤多次，干燥，即可制得SrTiO3/SnCoS4光催化剂。
具体制备工艺如下：
步骤1：将钛源和Sr(NO3)2按照1：1-3的摩尔比混合，然后滴加35mL 0.1-2mol/L的NaOH溶液，搅拌超声均匀后，将溶液置于水热釜中，在140-200℃下加热16-48h，冷却至室温，用去离子水洗、酸洗、乙醇洗涤多次，真空干燥，即可得SrTiO3粉末；
步骤2：将制备的SrTiO3粉末、SnCl4·5H2O、CoCl2·6H2O和L-半胱氨酸按照化学计量比，溶于去离子水中，搅拌超声充分混合后，装入水热反应釜，在160-200℃下反应16-48h，自然冷却后将产物用去离子水和乙醇洗涤多次，真空干燥，即可制得SrTiO3/SnCoS4光催化剂。
本发明首次将SrTiO3和二元金属硫化物SnCoS4经过二次水热的方法形成具有高催化活性的异质结。
其中，所述钛源为钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯中的一种。
所述制得的光催化剂中SnCoS4的质量为催化剂总质量的1-10％；
SnCl4·5H2O、CoCl2·6H2O和L-半胱氨酸的摩尔比为1：1：3-8。
第二步中SnCoS4的负载量会影响光催化剂的活性，负载量过多会造成团聚，光吸收差；过少，造成活性不足。
由于SrTiO3只在紫外光下响应，紫外光只占太阳光的4％左右，导致SrTiO3的光利用率极低。而SnCoS4中光生电子和空穴会快速地复合。本发明方法将钙钛矿SrTiO3和双金属硫化物SnCoS4复合，形成异质结。由于SrTiO3的导带比SnCoS4的导带低，以及异质结的形成，光生电子很容易从SnCoS4转移至SrTiO3，光生电子和空穴能有效地分离，从而产生更多的空穴，提供了更多的活性中心。因此，将二元金属硫化物引入SrTiO3形成n-n异质结结构可以延长至可见光波长范围吸收，缩小带隙，抑制电子-空穴对的复合。
本发明还提供了由上述方法制得的光催化剂SrTiO3/SnCoS4的应用，该光催化剂材料在可见光下具有高光催化活性，可用于降解有机染料废水，且SnCoS4的质量分数对催化剂催化活性有影响。
本发明的高效光催化材料可以在可见光下降解有机染料。
该催化材料中的SnCoS4质量分数能影响其光催化降解有机染料的效率，当SnCoS4质量分数为5％时，降解效率为最佳。
有益效果：
本发明与现有的光催化降解废水材料相比，具有以下优点：
1.本发明的制备工艺简单、反应条件温和、原料价格低廉、能高效地利用太阳能，能满足大规模生产。
2.本发明制得的新型光催化剂催化活性好，降解效率高，能有效地取代贵金属催化剂。
3.本发明制备的SrTiO3/SnCoS4高效光催化剂属于异质结范畴，通过调节SnCoS4的质量分数，增强在可见光区域的吸收，以及SrTiO3和SnCoS4之间的电子转移，从而有效地提高其光催化降解有机染料的效率。
4、本发明工艺条件简单，环境友好，光催化活性高、成本低廉；并且可以降解甲基橙和具有其他显色基团的有机染料，在含有机染料废水处理领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的催化剂的透射电镜图像；
图2为本发明实施例1制得的催化剂的高分辨透射电镜图像；
图3为本发明实施例1制得的催化剂四次重复试验前后SrTiO3/SnCoS4复合材料的XRD图；
图4为SrTiO3，SnCoS4和SrTiO3/SnCoS4复合材料的光致发光图；
图5为不同催化剂的降解率图。
具体实施方式
实施例1
将2.90g的Ti(C3H7O)4溶于20mL乙醇中，超声搅拌后，按照Ti(C3H7O)4与Sr(NO3)2的摩尔比为1：1将Sr(NO3)2溶液逐滴加入Ti(C3H7O)4的乙醇溶液中，然后再滴加35mL的含0.64gNaOH溶液，搅拌后转移至水热釜中，180℃下加热24h，反应结束后冷却至室温，用去离子水、乙酸和乙醇洗涤多次，在80℃下真空干燥24h，即可得到SrTiO3粉末；称取0.35gSrTiO3溶于20mL去离子水中，超声搅拌后加入0.0200g SnCl4·5H2O、0.0136g CoCl2·6H2O和0.0347gL-半胱氨酸混合溶液，继续搅拌，然后转移至水热釜中，在180℃下加热24h；反应结束冷却至室温，用去离子水洗涤，80℃下真空干燥即可得到SnCoS4质量分数为5％的SrTiO3/SnCoS4。
将30mg的SrTiO3/SnCoS4催化剂分散至10mg/L的甲基橙溶液，搅拌30min，经过140min的可见光氙灯照射，用分光光度计测得其吸光度并计算出降解率可达90％以上。
图1可以看到存在两种不同物质，外侧小颗粒是SnCoS4。图2也从晶格条纹证实两种物质的存在，并证明了两者之间形成了紧密的异质结。
从图3中看出重复试验后，材料结构基本保持一致，未发生变化。
通常，光致发光(PL)发射光谱用于研究光生电荷载体的分离。PL光谱是由光生空穴和电子对的复合引起的，较低的PL强度表示电荷载体的较低复合率和较高的光催化活性。图4中可以看到，所有SrTiO3/SnCoS4复合材料的峰强度明显低于纯SrTiO3，表明光生电荷载流子的复合率降低，构建的SrTiO3/SnCoS4异质结可以有效地分离光生电子-空穴对，提高光催化性能。
图5为不同催化剂的降解率图，图中可以看出，复合材料光催化活性相比于纯的钛酸锶和硫化锡钴显著提高。
实施例2
将3.40g Ti(C3H7O)4溶于20mL乙醇，超声搅拌后，按照Ti(C3H7O)4与Sr(NO3)2的摩尔比为1：2将Sr(NO3)2溶液逐滴加入Ti(C3H7O)4的乙醇溶液中，然后再滴加35mL的含1.28gNaOH溶液，搅拌后转移至水热釜中，160℃下加热36h，反应结束后冷却至室温，用去离子水、乙酸和乙醇洗涤多次，在80℃下真空干燥24h，即可得到SrTiO3粉末；称取0.35gSrTiO3溶于20mL去离子水中，超声搅拌后加入0.0400g SnCl4·5H2O、0.0272g CoCl2·6H2O和0.0753gL-半胱氨酸混合溶液，继续搅拌，然后转移至水热釜中，在160℃下加热36h；反应结束冷却至室温，用去离子水洗涤，80℃下真空干燥即可得到SnCoS4质量分数为10％的SrTiO3/SnCoS4。。
将30mg的SrTiO3/SnCoS4催化剂分散至10mg/L的甲基橙溶液，搅拌30min，经过140min的可见光氙灯照射，用分光光度计测得其吸光度并计算出降解率可达70％。
实施例3
将3.40g Ti(C3H7O)4溶于20mL乙醇，超声搅拌后，按照Ti(C3H7O)4与Sr(NO3)2的摩尔比为1：3将Sr(NO3)2溶液逐滴加入Ti(C3H7O)4的乙醇溶液中，然后再滴加35mL的含3.20gNaOH溶液，搅拌后转移至水热釜中，200℃下加热24h，反应结束后冷却至室温，用去离子水、乙酸和乙醇洗涤多次，在80℃下真空干燥24h，即可得到SrTiO3粉末；称取0.35gSrTiO3溶于20mL去离子水中，超声搅拌后加入0.0040g SnCl4·5H2O、0.0027g CoCl2·6H2O和0.0075gL-半胱氨酸混合溶液，继续搅拌，然后转移至水热釜中，在200℃下加热24h；反应结束冷却至室温，用去离子水洗涤，80℃下真空干燥即可得到SnCoS4质量分数为1％的SrTiO3/SnCoS4。。
将30mg的SrTiO3/SnCoS4催化剂分散至10mg/L的甲基橙溶液，搅拌30min，经过140min的可见光氙灯照射，用分光光度计测得其吸光度并计算出降解率为30％。
实施例4
SrTiO3粉末制备方法同实施例1，称取0.35gSrTiO3溶于20mL去离子水中，超声搅拌后加入0.0100g SnCl4·5H2O、0.0068g CoCl2·6H2O和0.0173g L-半胱氨酸混合溶液，继续搅拌，然后转移至水热釜中，在200℃下加热24h；反应结束冷却至室温，用去离子水洗涤，80℃下真空干燥即可得到SnCoS4质量分数为2.5％的SrTiO3/SnCoS4。。
将30mg的SrTiO3/SnCoS4催化剂分散至10mg/L的甲基橙溶液，搅拌30min，经过140min的可见光氙灯照射，用分光光度计测得其吸光度并计算出降解率可达90％。
实施例5
SrTiO3粉末制备方法同实施例1，称取0.35gSrTiO3溶于20mL去离子水中，超声搅拌后加入0.0300g SnCl4·5H2O、0.0204g CoCl2·6H2O和0.0520g L-半胱氨酸混合溶液，继续搅拌，然后转移至水热釜中，在200℃下加热24h；反应结束冷却至室温，用去离子水洗涤，80℃下真空干燥即可得到SnCoS4质量分数为7.5％的SrTiO3/SnCoS4。
将30mg的SrTiO3/SnCoS4催化剂分散至10mg/L的甲基橙溶液，搅拌30min，经过140min的可见光氙灯照射，用分光光度计测得其吸光度并计算出降解率可达89％。
对比实施例1
将2.90g的Ti(C3H7O)4溶于20mL乙醇，超声搅拌后，按照Ti(C3H7O)4与Sr(NO3)2的摩尔比为1：1将Sr(NO3)2溶液逐滴加入Ti(C3H7O)4的乙醇溶液中，然后再滴加35mL的含0.64gNaOH溶液，搅拌后转移至水热釜中，180℃下加热24h，反应结束后冷却至室温，用去离子水、乙酸和乙醇洗涤多次，在80℃下真空干燥24h，即可得到SrTiO3粉末；
称取0.35gSrTiO3溶于20mL去离子水中，超声搅拌后加入0.0338gCoCl2·6H2O和0.0431g L-半胱氨酸混合溶液，继续搅拌，然后转移至水热釜中，在200℃下加热24h；反应结束冷却至室温，用去离子水洗涤，80℃下真空干燥即可得到CoS2质量分数为5％的SrTiO3/CoS2。
将30mg的SrTiO3/CoS2催化剂分散至10mg/L的甲基橙溶液，搅拌30min，经过140min的可见光氙灯照射，用分光光度计测得其吸光度并计算出降解率只有45％左右。
对比实施例2
将2.90g的Ti(C3H7O)4溶于20mL乙醇，超声搅拌后，按照Ti(C3H7O)4与Sr(NO3)2的摩尔比为1：1将Sr(NO3)2溶液逐滴加入Ti(C3H7O)4的乙醇溶液中，然后再滴加35mL的含0.64gNaOH溶液，搅拌后转移至水热釜中，180℃下加热24h，反应结束后冷却至室温，用去离子水、乙酸和乙醇洗涤多次，在80℃下真空干燥24h，即可得到SrTiO3粉末；
称取0.35gSrTiO3溶于20mL去离子水中，超声搅拌后加入0.0336g SnCl4·5H2O和0.0290g L-半胱氨酸混合溶液，继续搅拌，然后转移至水热釜中，在200℃下加热24h；反应结束冷却至室温，用去离子水洗涤，80℃下真空干燥，可得SnS2质量分数为5％的SrTiO3/SnS2。
将30mg的SrTiO3/SnS2催化剂分散至10mg/L的甲基橙溶液，搅拌30min，经过140min的可见光氙灯照射，用分光光度计测得其吸光度并计算出降解率只有45％左右。
Claims (6)
1.一种SrTiO3/SnCoS4光催化剂，其特征在于：所述的光催化剂为SrTiO3和SnCoS4形成的异质结催化剂，是聚集的球形纳米颗粒。
2.如权利要求1所述的SrTiO3/SnCoS4光催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
(1)将钛源和Sr(NO3)2按照1：1-3的摩尔比混合，然后向其中滴加0.1-2mol/L的NaOH溶液，搅拌超声均匀后，将溶液置于水热釜中，在140-200℃下加热16-48h，冷却至室温，用去离子水洗、酸洗、乙醇洗涤，真空干燥，得到SrTiO3粉末；
(2)将制备的SrTiO3粉末、SnCl4·5H2O、CoCl2·6H2O和L-半胱氨酸按照化学计量比，溶于去离子水中，搅拌超声充分混合后，装入水热反应釜，进行反应，自然冷却后将产物用去离子水和乙醇洗涤，真空干燥，即可制得SrTiO3/SnCoS4光催化剂。
3.如权利要求2所述的SrTiO3/SnCoS4光催化剂的制备方法，其特征在于：所述钛源为钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯中的一种。
4.如权利要求2所述的SrTiO3/SnCoS4光催化剂的制备方法，其特征在于：所述SnCl4·5H2O、CoCl2·6H2O和L-半胱氨酸的摩尔比为1：1：3-8，水热反应温度为160-200℃，反应时间为16-48h。
5.如权利要求2所述的SrTiO3/SnCoS4光催化剂的制备方法，其特征在于：所述制得的光催化剂中SnCoS4的质量为催化剂总质量的1-10％。
6.一种如权利要求1所述的SrTiO3/SnCoS4光催化剂的应用，其特征在于：所述的光催化剂应用于降解有机染料废水。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811322459.8A CN109225271B (zh) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | 一种SrTiO3/SnCoS4高效光催化剂的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811322459.8A CN109225271B (zh) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | 一种SrTiO3/SnCoS4高效光催化剂的制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109225271A true CN109225271A (zh) | 2019-01-18 |
| CN109225271B CN109225271B (zh) | 2019-10-01 |
Family
ID=65077508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811322459.8A Active CN109225271B (zh) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | 一种SrTiO3/SnCoS4高效光催化剂的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109225271B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110026207A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-19 | 青岛科技大学 | CaTiO3@ZnIn2S4纳米复合材料及其制备方法与应用 |
| CN110860299A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-03-06 | 南通职业大学 | 一种硫铟锌/钛酸钡复合光催化剂的制备方法 |
| CN111495352A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-07 | 昆明理工大学 | 一种高效光催化氧化单质汞的金属掺杂改性钛酸锶的方法 |
| CN115069301A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-09-20 | 恒天嘉华非织造有限公司 | 一种用于印染纺织废水处理的复合材料及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06182205A (ja) * | 1992-12-22 | 1994-07-05 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 光触媒の製造方法、及びその光触媒 |
| CN104437548A (zh) * | 2013-09-12 | 2015-03-25 | 华东师范大学 | 一种可见光光催化薄膜及制备方法以及具有他的照明灯具 |
| CN105618030A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-06-01 | 东南大学 | 一种高效光催化剂SrTiO3/Bi2WO6的制备方法及其应用 |
| CN105633385A (zh) * | 2016-03-29 | 2016-06-01 | 浙江兴海能源科技股份有限公司 | 一种SnCoS4复合纳米晶-石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN108355664A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-08-03 | 常州大学 | 一种凹凸棒石负载TiO2-SrTiO3异质结SCR低温脱硝催化剂 |
-
2018
- 2018-11-08 CN CN201811322459.8A patent/CN109225271B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06182205A (ja) * | 1992-12-22 | 1994-07-05 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 光触媒の製造方法、及びその光触媒 |
| CN104437548A (zh) * | 2013-09-12 | 2015-03-25 | 华东师范大学 | 一种可见光光催化薄膜及制备方法以及具有他的照明灯具 |
| CN105618030A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-06-01 | 东南大学 | 一种高效光催化剂SrTiO3/Bi2WO6的制备方法及其应用 |
| CN105633385A (zh) * | 2016-03-29 | 2016-06-01 | 浙江兴海能源科技股份有限公司 | 一种SnCoS4复合纳米晶-石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN108355664A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-08-03 | 常州大学 | 一种凹凸棒石负载TiO2-SrTiO3异质结SCR低温脱硝催化剂 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110026207A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-19 | 青岛科技大学 | CaTiO3@ZnIn2S4纳米复合材料及其制备方法与应用 |
| CN110026207B (zh) * | 2019-05-06 | 2022-04-29 | 青岛科技大学 | CaTiO3@ZnIn2S4纳米复合材料及其制备方法与应用 |
| CN110860299A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-03-06 | 南通职业大学 | 一种硫铟锌/钛酸钡复合光催化剂的制备方法 |
| CN110860299B (zh) * | 2019-10-29 | 2022-03-15 | 南通职业大学 | 一种硫铟锌/钛酸钡复合光催化剂的制备方法 |
| CN111495352A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-07 | 昆明理工大学 | 一种高效光催化氧化单质汞的金属掺杂改性钛酸锶的方法 |
| CN111495352B (zh) * | 2020-04-27 | 2023-07-07 | 昆明理工大学 | 一种高效光催化氧化单质汞的金属掺杂改性钛酸锶的方法 |
| CN115069301A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-09-20 | 恒天嘉华非织造有限公司 | 一种用于印染纺织废水处理的复合材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109225271B (zh) | 2019-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109225271B (zh) | 一种SrTiO3/SnCoS4高效光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN109590005A (zh) | 一种高电子传输型核壳ZnIn2S4纳米片/Ta3N5复合光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN106861742A (zh) | 一种氧化锌纳米棒/g‑C3N4纳米片复合光催化材料的制备方法 | |
| CN108786923A (zh) | 一种核壳结构可见光催化剂的制备方法 | |
| CN107497456A (zh) | 层状氯氧化铋可见光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN106944074B (zh) | 一种可见光响应型复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN103191725B (zh) | BiVO4/Bi2WO6复合半导体材料及其水热制备方法和其应用 | |
| Lu et al. | Facile hydrothermal synthesis of carbon dots (CDs) doped ZnFe2O4/TiO2 hybrid materials with high photocatalytic activity | |
| CN109675607A (zh) | Fe3O4@ZnO@N-C复合光催化材料的制备方法 | |
| CN106391086A (zh) | 一种C3N4/SiO2异质结光催化剂制备方法 | |
| CN110252370A (zh) | 一种二维ZnO/g-C3N4复合光催化剂的制备方法及用途 | |
| CN109589989A (zh) | ZnIn2S4纳米片包裹β-Bi2O3核壳异质复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105195201B (zh) | Ta2O5/g‑C3N4杂化可见光光催化剂的制备及应用 | |
| CN109847780A (zh) | 一种AgBr/BiOI/g-C3N4三元复合催化材料的制备方法及其应用 | |
| CN103769185A (zh) | 一种纳米级正方形片状碳酸氧铋光催化剂的制备方法 | |
| CN104437559B (zh) | 一种硒化锌纳米光催化剂的制备方法及其应用 | |
| Sun et al. | Plasmonic coupling-boosted photothermal nanoreactor for efficient solar light-driven photocatalytic water splitting | |
| CN105312088A (zh) | 铁掺杂共价三嗪有机聚合物可见光催化剂及其制备和应用 | |
| CN109665560A (zh) | 一种碳、氮掺杂的全光谱吸收的BiOCl及其制备方法和应用 | |
| CN107626297B (zh) | 一种空心微球状铋/钒酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106975511A (zh) | 一种MoS2/C60/g‑C3N4复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN106362742B (zh) | 一种Ag/ZnO纳米复合物及其制备方法和应用 | |
| CN109364910A (zh) | 一种同质异相三氧化钨纳米带光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN103785429B (zh) | 一种磷酸银/石墨烯/二氧化钛纳米复合材料及制备方法 | |
| CN106215967A (zh) | 一种g‑C3N4量子点、Ag量子点敏化Bi2MoO6纳米片的制备方法 |
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 |