CN110075893A - 一种光催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环境功能材料中的光催化技术，具体涉及一种光催化剂及其制备方法和应用，其制备方法为：将Bi(NO3)3·5H2O加入到乙二醇和无水乙醇中溶解，在搅拌的过程中加入十二烷基苯磺酸钠，然后在180～190℃下反应9～10小时，离心分离收集沉淀，再将沉淀物洗涤干燥即得(BiO)4CO3(OH)2光催化剂。本发明采用一锅法水热合成(BiO)4CO3(OH)2，工艺简单，首次将(BiO)4CO3(OH)2粉末作为光催化材料应用于水体中的有机染料的光催化降解中，具有较高的催化活性。
Description
技术领域
本发明涉及环境功能材料中的光催化技术，具体涉及一种光催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着染料与印染工业的发展，其生产过程产生的废水已成为当前最重要的水体污染源之一。染料废水中含有大量的残余染料和助剂。据不完全统计，我国印染企业每年排放的废水量达300万吨～400万吨，在印染加工过程中染料的损失量约为10％～20％，其中一半流入水环境中。这种废水如果不进行治理，会对受纳水体产生有机污染，不仅使水体带有各种的颜色，而且还会对水体的生态系统产生破坏作用。
光催化因其具有环境友好、条件温和、可直接利用太阳光等独特性能而成为一种理想的洁净能源生产技术和环境污染治理技术。传统光催化剂TiO2虽然研究最广泛，但是其较高的载流子复合率，较宽的带隙，以及催化剂难以回收等缺点，大大限制了其在有机染料废水中的实际应用。而铋系半导体光催化剂由于具有较高的光催化活性而被广泛地关注和研究，其中制备新型铋系半导体光催化剂已经是光催化领域的研究热点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种光催化剂及其制备方法和应用，采用一锅法水热合成(BiO)4CO3(OH)2，工艺简单，首次将(BiO)4CO3(OH)2粉末作为光催化材料应用于水体中的有机染料的光催化降解中。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
将柠檬酸铋加入到乙二醇和蒸馏水中溶解，在搅拌的过程中加入十二烷基硫酸钠，然后在180～190℃下反应9～10小时，离心分离收集沉淀，再将沉淀物洗涤干燥即得(BiO)4CO3(OH)2光催化剂。
本发明的另一技术方案为：提供一种上述光催化剂的制备方法制备得到的光催化剂。
本发明还提供一种将上述光催化剂应用在处理孔雀石绿溶液，处理方法包括如下步骤：
所述光催化剂加入孔雀石绿溶液中，置于暗处搅拌分散，然后打开紫外灯源使溶液进行光催化反应。
本发明的有益效果在于：本发明采用一锅法水热合成(BiO)4CO3(OH)2，工艺简单，成本低廉，为新型光催化剂的开发提供了一种新的思路，并将(BiO)4CO3(OH)2)作为光催化材料应用于水体中的有机染料的光催化降解中，对于有机染料孔雀石绿的脱色率达到87％，表现出较高的降解活性。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的光催化剂的制备方法的(BiO)4CO3(OH)2样品的XRD图谱；
图2为本发明具体实施方式的光催化剂的制备方法的(BiO)4CO3(OH)2样品对孔雀石绿的光催化降解图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于:采用一锅法水热合成(BiO)4CO3(OH)2，工艺简单，首次将(BiO)4CO3(OH)2粉末作为光催化材料应用于水体中的有机染料的光催化降解中，具有较高的催化活性。
一种光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
将柠檬酸铋加入到乙二醇和蒸馏水中溶解，在搅拌的过程中加入十二烷基硫酸钠，然后在180～190℃下反应9～10小时，离心分离收集沉淀，再将沉淀物洗涤干燥即得(BiO)4CO3(OH)2光催化剂；
乙二醇和蒸馏水的体积总和为60ml，十二烷基硫酸钠作为表面活性剂用于调节产物的形貌和比表面积，加入量为0.1g～2g之间。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明采用一锅法水热合成(BiO)4CO3(OH)2，工艺简单，成本低廉，为新型光催化剂的开发提供了一种新的思路，并将(BiO)4CO3(OH)2)作为光催化材料应用于水体中的有机染料的光催化降解中，对于有机染料孔雀石绿的脱色率达到87％，表现出较高的降解活性。
进一步的，具体包括如下步骤：
将0.4g柠檬酸铋加入17ml乙二醇和43ml蒸馏水中溶解，在搅拌的过程中加入1g的十二烷基硫酸钠，然后转入含聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中在180℃下反应10小时，离心分离收集沉淀，再将沉淀物洗涤干燥即得(BiO)4CO3(OH)2光催化剂。
进一步的，所述洗涤具体为：分别用去离子水和无水乙醇离心洗涤3～4次。
进一步的，所述干燥具体为：在60℃下干燥10～12小时。
本发明的另一技术方案为：提供一种上述光催化剂的制备方法制备得到的光催化剂。
本发明还提供一种将上述光催化剂应用在处理孔雀石绿溶液，处理方法包括如下步骤：
所述光催化剂加入孔雀石绿溶液中，置于暗处搅拌分散，然后打开紫外灯源使溶液进行光催化反应。
进一步的，所述孔雀石绿溶液的浓度为20mg/L。
进一步的，所述光催化剂的投加量为0.001g/ml。
实施例1
(1)(BiO)4CO3(OH)2的制备
将0.4g柠檬酸铋加入17ml乙二醇和43ml蒸馏水中，形成澄清溶液后，在搅拌的过程中加入1g的十二烷基硫酸钠，然后转入100ml含聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中在180℃下反应10小时，将产物离心分离，分别用去离子水和无水乙醇离心洗涤3次，在60℃下干燥10小时，得到(BiO)4CO3(OH)2光催化剂。
如图1所示，(BiO)4CO3(OH)2样品的XRD图表现出一组特征峰，其衍射峰位置与标准谱库中JCPDS卡号为00-038-0579的(BiO)4CO3(OH)2晶体所呈现的特征峰一致，证明该样品是(BiO)4CO3(OH)2粉末。
(2)(BiO)4CO3(OH)2光催化剂的使用
称取0.08g(BiO)4CO3(OH)2粉末加入80ml的孔雀石绿溶液中(浓度为20mg/L)，将悬浮液置于暗处搅拌分散30分钟使其达到吸脱附平衡，然后打开紫外灯源使溶液进行光催化反应，每间隔10分钟取约4ml的溶液，利用离心机离心分离出光催化剂，取上层清液用紫外分光光度计来测量溶液中残留的孔雀石绿吸光度。
图2为新型光催化剂(BiO)4CO3(OH)2降解有机染料孔雀石绿(20mg/L)的实验，从图中可以看出，孔雀石绿在紫外光照下90分钟之后的脱色率达87％，新型光催化剂(BiO)4CO3(OH)2表现出了较高的降解活性。
实施例2
(1)(BiO)4CO3(OH)2的制备
将0.8g柠檬酸铋加入30ml乙二醇和30ml蒸馏水中，形成澄清溶液后，在搅拌的过程中加入1.5g的十二烷基硫酸钠，然后转入100ml含聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中在190℃下反应9小时，将产物离心分离，分别用去离子水和无水乙醇离心洗涤3次，在60℃下干燥10小时，得到(BiO)4CO3(OH)2光催化剂。
(2)(BiO)4CO3(OH)2光催化剂的使用
称取0.08g(BiO)4CO3(OH)2粉末加入80ml的孔雀石绿溶液中(浓度为20mg/L)，将悬浮液置于暗处搅拌分散30分钟使其达到吸脱附平衡，然后打开紫外灯源使溶液进行光催化反应，每间隔10分钟取约4ml的溶液，利用离心机离心分离出光催化剂，取上层清液用紫外分光光度计来测量溶液中残留的孔雀石绿吸光度。
实施例3
(1)(BiO)4CO3(OH)2的制备
将0.8g柠檬酸铋加入40ml乙二醇和20ml蒸馏水中，形成澄清溶液后，在搅拌的过程中加入2g的十二烷基硫酸钠，然后转入100ml含聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中在185℃下反应9.5小时，将产物离心分离，分别用去离子水和无水乙醇离心洗涤3次，在60℃下干燥10小时，得到(BiO)4CO3(OH)2光催化剂。
(2)(BiO)4CO3(OH)2光催化剂的使用
称取0.08g(BiO)4CO3(OH)2粉末加入80ml的孔雀石绿溶液中(浓度为20mg/L)，将悬浮液置于暗处搅拌分散30分钟使其达到吸脱附平衡，然后打开紫外灯源使溶液进行光催化反应，每间隔10分钟取约4ml的溶液，利用离心机离心分离出光催化剂，取上层清液用紫外分光光度计来测量溶液中残留的孔雀石绿吸光度。
综上所述，本发明提供的(BiO)4CO3(OH)2光催化剂的制备方法，采用一锅法水热合成(BiO)4CO3(OH)2，工艺简单，成本低廉，为新型光催化剂的开发提供了一种新的思路，并将(BiO)4CO3(OH)2)作为光催化材料应用于水体中的有机染料的光催化降解中，对于有机染料孔雀石绿的脱色率达到87％，表现出较高的降解活性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将柠檬酸铋加入到乙二醇和蒸馏水中溶解，在搅拌的过程中加入十二烷基硫酸钠，然后在180～190℃下反应9～10小时，离心分离收集沉淀，再将沉淀物洗涤干燥即得(BiO)4CO3(OH)2光催化剂。
2.根据权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
将0.4g柠檬酸铋加入17ml乙二醇和43ml蒸馏水中溶解，在搅拌的过程中加入1g的十二烷基硫酸钠，然后转入含聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中在180℃下反应10小时，离心分离收集沉淀，再将沉淀物洗涤干燥即得(BiO)4CO3(OH)2光催化剂。
3.根据权利要求1或2所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述洗涤具体为：分别用去离子水和无水乙醇离心洗涤3～4次。
4.根据权利要求1或2所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述干燥具体为：在60℃下干燥10～12小时。
5.一种根据权利要求1～4任一所述的光催化剂的制备方法制备得到的光催化剂。
6.一种根据权利要求5所述的光催化剂应用在处理孔雀石绿溶液，其特征在于，处理方法包括如下步骤：
光催化剂加入孔雀石绿溶液中，置于暗处搅拌分散，然后打开紫外灯源使溶液进行光催化反应。
7.根据权利要求6所述的光催化剂应用在处理孔雀石绿溶液，其特征在于，所述孔雀石绿溶液的浓度为20mg/L。
8.根据权利要求6所述的光催化剂应用在处理孔雀石绿溶液，其特征在于，所述光催化剂的投加量为0.001g/ml。
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2019
- 2019-04-24 CN CN201910333640.7A patent/CN110075893B/zh active Active
Patent Citations (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110075893B (zh) | 2022-02-11 |
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