CN109574132A - 有机物光解催化器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种有机物光解催化器的制备方法，先取铁电材料的单晶片作为衬底；再将所述衬底的正向极化面朝上，并在该正向极化面上滴加硝酸银水溶液；最后用紫外光照射所述硝酸银水溶液进行光化学沉积反应，在所述衬底的正向极化面上制得纳米银颗粒，将所述纳米银颗粒氧化为纳米氧化银颗粒，从而得到成品。采用本发明的有机物光解催化器的制备方法，能制得对罗丹明B等有机物具有高效光降解作用的光催化剂，降解速率更快，降解率更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种光催化技术，具体涉及一种有机物光解催化器的制备方法。
背景技术
在食品加工、造纸、印染等工业废水以及生活污水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，可通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中需要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这种污染物可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质恶化。
现有技术中，对有机废水的处理方法有萃取、吸附、浓缩等物化方法，现阶段，光催化降解有机物的相关研究较多；传统的，多用Ti、Ag的氧化物做光催化剂，其存在速率慢，降解率低等问题。
发明内容
本发明提供一种有机物光解催化器的制备方法，以得到具有降解速率快，降解率高等优点的光解催化剂。
技术方案如下：
有机物光解催化器的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一、取铁电材料的单晶片作为衬底；
步骤二、将所述衬底的正向极化面朝上，并在该正向极化面上滴加硝酸银水溶液；
步骤三、用紫外光照射所述硝酸银水溶液进行光化学沉积反应，在所述衬底的正向极化面上制得纳米银颗粒，将所述纳米银颗粒氧化为纳米氧化银颗粒，得到成品。
作为优选：
所述步骤一中，所述铁电材料的单晶片为铁酸铋单晶片或铌酸锂单晶片。
所述步骤二中，所述硝酸银水溶液的浓度为1mM。
所述步骤三中，所述紫外光的入射角度为90°，在所述紫外光照期间每隔2min向所述衬底的正向极化面上添加10μl的硝酸银水溶液。
在所述步骤一中，将所述衬底依次采用丙酮、乙醇和去离子水进行清洗，再用氮气将其吹干，之后进行步骤二。
所述步骤三中，所述紫外光强度100mW/cm2。
所述步骤三中，所述紫外光照射的时间为15-25min。
所述步骤三中，所述紫外光的波长为200-400nm。
附图说明
图1为试验组①、②和空白组的C/C0-t曲线图；
图2为试验组②的吸光度-波长曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和试验例对本发明作进一步说明。
一、实施例：
一种有机物光解催化器的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、取铁电材料的单晶片作为衬底；将该衬底依次采用丙酮、乙醇和去离子水进行清洗，再用氮气将其吹干；
所述铁电材料的单晶片为铁酸铋单晶片或铌酸锂单晶片；
步骤二、将所述衬底的正向极化面朝上，并在该正向极化面上滴加硝酸银水溶液；
所述硝酸银水溶液的浓度为1mM；
步骤三、采用强度为100m W/cm2、波长为200-400nm的紫外光照射所述硝酸银水溶液15-25min，控制所述紫外光的入射角度为90°，硝酸银在所述衬底上进行光化学沉积反应，从而在所述衬底的正向极化面上制得纳米银颗粒，将所述纳米银颗粒氧化为纳米氧化银颗粒，得到成品；
在所述紫外光照期间每隔2min向所述衬底的正向极化面上添加10μl的硝酸银水溶液。
二、试验例：
2.1试验样品设置：
取铌酸锂单晶片，依次采用丙酮、乙醇和去离子水对其进行清洗，再将其用氮气吹干，作为衬底①；
将所述衬底①的正向极化面朝上，并在所述正向极化面上滴加浓度为1mM的硝酸银水溶液100μl；并采用强度为100mW/cm2、波长为200-400nm的紫外光连续垂直照射所述衬底①正向极化面20min，期间每隔2min(分别为第2、4、6、8、10、12、14、16、18、20min)向所述衬底的正向极化面上添加10μl的硝酸银水溶液，在所述衬底①的正向极化面上制得纳米银颗粒，将纳米银颗粒充分氧化，得到试验样品①；
选用等量(200μl*1mM)、粒径为10-100nm的纳米氧化银颗粒作为试验样品②。
2.2试验组设置
配制15mg/l的罗丹明B水溶液，溶液均匀后将其等分为三份；
向第一份溶液中放入试验样品①，得到试验组①；
向第二份溶液中放入试验样品②，得到试验组②；
第三份溶液作为空白组。
在室温(23℃)、常压的相同条件，测定各组溶液的初始吸光度I0，再将以上试验组①、试验组②和空白组同时暴露于可见光中120min；每30min测定一次试验组①、试验组②、空白组的实时吸光度I，期间肉眼观察颜色变化。
2.3试验结果
肉眼观察结果，空白组颜色无变化，120min后，溶液呈红紫色，与初始颜色一致；试验组①、试验组②的颜色均随时间逐渐变淡，120min后，溶液呈淡红紫色，其试验组①的颜色比试验组②更浅。
根据比尔-朗伯定律，吸光度与溶液浓度成正比，即I/I0＝C/C0；各组的C/C0-t曲线如图1所示：
从图1可以看出，随时间的增加，空白组的C/C0均接近于1，说明溶液浓度无变化，罗丹明B未降解；
试验组①和试验组②的C/C0随时间增减逐渐降低，在相同时间内，试验组①的降解速率较试验组②更快。
图2为试验组①的吸光度-波长曲线；从图2可以看出，在接近于550nm波长下的可见光照射下，随时间的增加，试验组①溶液的吸光度逐渐减小，说明液浓度变小，罗丹明B被降解。
机理：所述光催化器(光催化剂)受可见光照射，Ag2O吸收光能后发生电子跃迁，产生电子-空穴对。作为衬底的铁电材料具有本征自发极化而产生内建电场，该电场能够作用于沉积在其表面的Ag2O，起到促进Ag2O光生电子-空穴对有效分离的作用。电子与有机废水中O2结合产生空穴与溶液中的OH-反应生成OH·。具有超强氧化能力的活性基团和OH·能够将吸附于催化剂表面的有机污染物氧化形成二氧化碳和水。这一机理与传统光催化剂的光催化机理一致，因而可以推断所述光催化器适用于罗丹明B之外的其他有机物的光催化降解。
由以上试验例可以看出，采用本发明的有机物光解催化器的制备方法，能制得对罗丹明B等有机物具有高效光降解作用的光催化剂，其降解速率更快，降解率更高。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种有机物光解催化器的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一、取铁电材料的单晶片作为衬底；
步骤二、将所述衬底的正向极化面朝上，并在该正向极化面上滴加硝酸银水溶液；
步骤三、用紫外光照射所述硝酸银水溶液进行光化学沉积反应，在所述衬底的正向极化面上制得纳米银颗粒，将所述纳米银颗粒氧化为纳米氧化银颗粒，从而得到成品。
2.根据权利要求1所述的有机物光解催化器的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，所述铁电材料的单晶片为铁酸铋单晶片或铌酸锂单晶片。
3.根据权利要求1所述的有机物光解催化器的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，所述硝酸银水溶液的浓度为1mM。
4.根据权利要求1、2或3所述的有机物光解催化器的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，所述紫外光的入射角度为90°，在所述紫外光照期间每隔2min向所述衬底的正向极化面上添加10μl的硝酸银水溶液。
5.根据权利要求1所述的有机物光解催化器的制备方法，其特征在于：在所述步骤一中，将所述衬底依次采用丙酮、乙醇和去离子水进行清洗，再用氮气将其吹干，之后进行步骤二。
6.根据权利要求1所述的有机物光解催化器的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，所述紫外光强度为100mW/cm2。
7.根据权利要求1所述的有机物光解催化器的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，所述紫外光照射的时间为15-25min。
8.根据权利要求1所述的有机物光解催化器的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，所述紫外光的波长为200-400nm。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190405 |