CN110368924A - 一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂及其在光热催化净化有机气体污染物中的应用 - Google Patents
一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂及其在光热催化净化有机气体污染物中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110368924A CN110368924A CN201910658867.9A CN201910658867A CN110368924A CN 110368924 A CN110368924 A CN 110368924A CN 201910658867 A CN201910658867 A CN 201910658867A CN 110368924 A CN110368924 A CN 110368924A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bismuth
- pucherite
- titanates
- compound
- bismuth titanates
- 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
- 229910002115 bismuth titanate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 72
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 59
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 52
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 238000011109 contamination Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 30
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 12
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 8
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000001621 bismuth Chemical class 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 150000001622 bismuth compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 30
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 27
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 abstract 1
- RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N hydron;methyl 4-methoxypyridine-2-carboxylate;chloride Chemical compound Cl.COC(=O)C1=CC(OC)=CC=N1 RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 17
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 11
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 9
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 8
- 229910002915 BiVO4 Inorganic materials 0.000 description 7
- UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O azanium;oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [NH4+].[O-][V](=O)=O UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 6
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Chemical group 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229940036348 bismuth carbonate Drugs 0.000 description 1
- 229910000380 bismuth sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 description 1
- GMZOPRQQINFLPQ-UHFFFAOYSA-H dibismuth;tricarbonate Chemical compound [Bi+3].[Bi+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O GMZOPRQQINFLPQ-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- BEQZMQXCOWIHRY-UHFFFAOYSA-H dibismuth;trisulfate Chemical compound [Bi+3].[Bi+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O BEQZMQXCOWIHRY-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000003694 hair properties Effects 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N sodium metavanadate Chemical compound [Na+].[O-][V](=O)=O CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
-
- 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
- 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
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/20—Vanadium, niobium or tantalum
- B01J23/22—Vanadium
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂及其在光热催化净化有机气体污染物中的应用。制备方法如下:(1)制取钒酸铋;(2)制取氧化铋/钛酸铋复合物前体;(3)将氧化铋/钛酸铋复合物前体和钒酸铋研磨混合,高温煅烧,得到钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物;(4)还原钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物,得到钛酸铋/铋/钒酸铋复合物。本发明制得的光催化剂在紫外‑可见‑近红外区域具备强光吸收性能、高效的电子‑空穴对分离效率和强光催化氧化还原能力,在可见光照射及温和反应条件下能够完全催化净化甲苯、二甲苯和苯等典型有机气体污染物。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂及其在光热催化净化有机气体污染物重的应用,属于光热催化材料和环境保护技术领域。
背景技术
光催化氧化技术具有条件温和反应能耗低等特点,被广泛用于有机气体污染物(VOCs)的消除,是最具应用潜力的技术之一。但传统光催化剂,如BiVO4,存在光生电子-空穴易复合、光谱响应范围窄和反应活性低等问题。异质结的构建有利于提高光生电子-空穴对的分离效率,从而提高催化活性,例如通过构建传统II型异质结C3N4/BiVO4(CN106807428A [P]. 2017.)或构建Z型异质结AgCl/Ag/BiVO4 (Applied Catalysis B: Environmental, 2015, 170-171, 206-214.),都能提升BiVO4的光生电子-空穴对的分离效率。然而,目前的光催化剂仍存在光谱响应范围窄,光能利用率低的问题,未能有效提升光催化净化有机污染物的性能。
发明内容
针对以上光催化领域中复合物异质体系所面临的问题,本发明提供了一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂(Bi4Ti3O12/Bi/BiVO4)及其制备方法和应用。所述复合物催化剂中,以催化剂的重量为100%计,单质Bi的重量分数为0.1%~50%,Bi4Ti3O12的重量分数为1%~80%。所述复合物中的单质Bi作为电荷传输体接收来自BiVO4产生的光生电子和来自Bi4Ti3O12的光生空穴,从而提高BiVO4和Bi4Ti3O12本身的电子-空穴对分离效率,并保留各自的氧化或还原电位,制备高效Bi4Ti3O12/Bi/BiVO4复合物光催化材料。
上述的钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光热催化剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照铋/钒摩尔比1:1的比例制取铋盐前驱体和钒盐前驱体混合水溶液,调节pH,水热反应得到钒酸铋;
(2)按照铋/钛摩尔比4:3的比例制取铋盐前驱体和钛源混合水溶液,调节pH,高温煅烧得到钛酸铋;
(3)将铋盐的水溶液滴加入钛酸铋的水体分散液中,调节pH,得到氧化铋/钛酸铋复合物前体;
(4)氧化铋/钛酸铋复合物前体和钒酸铋研磨混合,高温煅烧,得到钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物;
(5)钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物经过还原,得到钛酸铋/铋/钒酸铋复合物。
其中,步骤(1)-(3)中的铋源可选用硝酸铋、碱式碳酸铋、硫酸铋等,优选硝酸铋;钒源可选用偏钒酸铵、偏钒酸钠等,优选偏钒酸铵。pH值为1~4,水热温度为120~200 oC,水热时间为10~48 h。
步骤(2)中,钛源可选用金红石型或锐钛矿型二氧化钛、P25等。pH值为8~10,煅烧气氛为空气,也可以氧气与惰性气体组成的不同比例的混合气体代替,煅烧温度为200~1100oC,煅烧时间为0.1~24 h。
步骤(3)中,在钛酸铋上负载氧化铋采用的是液相沉积法。选用硝酸铋水溶液作为铋源前驱体溶液, pH值为8~10。
步骤(4)中的研磨混合氧化铋/钛酸铋复合物前体和钒酸铋,其煅烧温度为200~800 oC,也可通过在无水乙醇、水等溶剂中分散混合和含氧气氛煅烧的步骤代替。
步骤(5)中还原气氛为氢气,也可以用氢气与惰性气体组成的不同比例的混合气体代替,还原温度为200~600 oC,也可用硼氢化钠溶液、甲醛溶液等液体还原法代替。
用水热法制备单斜BiVO4已有公开报道,如Li等(Nature Communications, 2013,4, 1432.)报道了水热法制备纯相BiVO4的方法。用煅烧法制备Bi3Ti4O12已有报道,如Liu等(Applied Catalysis B: Environmental, 2017, 200, 72-82.)用固相混合煅烧制备了Bi4Ti3O12。上述的水热法和煅烧法也是本领域人员常用实验条件。但本发明通过精确控制复合物材料组分的比例、煅烧条件与还原条件、钛酸铋和钒酸铋部分原位还原沉积和氧化铋原位还原沉积等工序首次得到了钛酸铋/铋/钒酸铋复合物。
本发明的再一个目的是提供钛酸铋/铋/钒酸铋复合物的应用。
本发明所提供的钛酸铋/铋/钒酸铋复合物的应用是其在光热催化降解空气中挥发性有机气体污染物(VOCs)中的应用,如苯、甲苯、二甲苯等气体污染物。
与现有技术相比,本发明具有如下优点和有益效果:(1)钛酸铋/铋/钒酸铋复合物的制备工艺简单,成本低,便于工业放大生产。(2)本发明制备得到的钛酸铋/铋/钒酸铋复合物能在可见光照射及温和反应条件下,如90 oC,完全催化净化甲苯、二甲苯和苯等典型VOCs。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步详细的叙述,但本发明的实施方法灵活,不仅仅限于此例所述的具体操作方式,其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂:(1)称取摩尔比为1:1的硝酸铋和偏钒酸铵溶于2 mol/L的硝酸水溶液中,搅拌至完全溶解,用浓氨水调节pH至2.0,静置老化2 h,在200oC水热24 h得到钒酸铋;(2)称取摩尔比为4:3的硝酸铋和二氧化钛,将硝酸铋溶于2 mol/L的硝酸水溶液中,再逐滴加入到二氧化钛和水的分散液中,用5 mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH至8.0,在空气气氛下750 oC下煅烧2 h得到钛酸铋;(3)称取0.3393 g硝酸铋,溶于2mol/L的硝酸水溶液中,再逐滴加入至钛酸铋的水溶液中,用5 mol/L氢氧化钠水溶液调节pH至8.0,得到氧化铋/钛酸铋前体;(4)将0.05 g氧化铋/钛酸铋前体和0.45 g钒酸铋研磨混合,在空气气氛下500 oC煅烧3 h得到钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物;(5)将得到的钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物在氢气气氛下350 oC还原15 min得到钛酸铋/铋/钒酸铋复合物。以催化剂的重量为100%,单质铋的质量分数为4.4%,钛酸铋的质量分数为5.6%。
对比例1
对比一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂。将0.028 g实施例1中的钛酸铋和0.472g实施例1中的钒酸铋研磨混合,在空气气氛下500 oC煅烧3 h得到钛酸铋/钒酸铋复合物。
对比例2
对比一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂。将实施例1中的氧化铋/钛酸铋前体在氢气气氛下350 oC还原15 min得到铋/钛酸铋复合物。
对比例3
对比一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂。称取0.0458 g硝酸铋,溶于2 mol/L的硝酸水溶液中,再逐滴加入至0.478 g钒酸铋和30 mL水的分散液中,用5 mol/L氢氧化钠水溶液调节pH至8.0,在空气气氛下500 oC煅烧3 h,然后在氢气气氛下350 oC还原15 min得到铋/钒酸铋复合物。
实施例2
一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂:(1)称取摩尔比为1:1的硝酸铋和偏钒酸铵溶于2 mol/L的硝酸水溶液中,用浓氨水调节pH至2.0,静置老化2 h,在200 oC水热24 h得到钒酸铋;(2)称取摩尔比为4:3的硝酸铋和二氧化钛,将硝酸铋溶于2 mol/L的硝酸水溶液中,再逐滴加入到二氧化钛和水的分散液中,用5 mol/L氢氧化钠水溶液调节pH至8.0,在空气气氛下850 oC煅烧1 h得到钛酸铋;(3)称取0.0116 g硝酸铋,溶于2 mol/L的硝酸水溶液中,再逐滴加入至钛酸铋水溶液中,用5 mol/L氢氧化钠水溶液调节pH至8.0,得到氧化铋/钛酸铋前体;(4)将得到的氧化铋/钛酸铋前体和0.195 g钒酸铋研磨混合,在空气气氛下600 oC煅烧2 h得到钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物;(5)将得到的钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物在氢气气氛下300 oC还原30 min得到钛酸铋/铋/钒酸铋复合物。以催化剂的重量为100%,单质铋的质量分数为1%,钛酸铋的质量分数为60%。
实施例3
一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂:(1)称取摩尔比为1:1的硝酸铋和偏钒酸铵溶于2 mol/L的硝酸水溶液中,用氨水调节pH至2.0,静置老化2 h,在200 oC水热24 h得到钒酸铋;(2)称取摩尔比为4:3的硝酸铋和二氧化钛,将硝酸铋溶于2 mol/L的硝酸水溶液中,再逐滴加入到二氧化钛和水的分散液中,用5 mol/L氢氧化钠水溶液调节pH至8.0,在空气气氛下700 oC煅烧3 h得到钛酸铋;(3)称取0.116 g硝酸铋,溶于2 mol/L的硝酸水溶液中,再逐滴加入至钛酸铋的水溶液中,用5 mol/L氢氧化钠水溶液调节pH至8.0,继续搅拌30min,得到氧化铋/钛酸铋前体;(4)将得到的氧化铋/钛酸铋前体和0.25 g钒酸铋研磨混合,在空气气氛下550 oC煅烧2.5 h得到钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物;(5)将得到的钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物在氢气气氛下350 oC还原20 min得到钛酸铋/铋/钒酸铋复合物。以催化剂的重量为100%,单质铋的质量分数为10%,钛酸铋的质量分数为40%。
实施例4
一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂及其制备方法:(1)称取摩尔比为1:1的硝酸铋和偏钒酸铵溶于2 mol/L的硝酸水溶液中,用浓氨水调节pH为2.0,静置老化2 h,在180 oC水热24 h得到钒酸铋;(2)称取摩尔比为4:3的硝酸铋和二氧化钛,将硝酸铋溶于2 mol/L的硝酸水溶液中,再逐滴加入到二氧化钛和水的分散液中,用5 mol/L氢氧化钠水溶液调节pH至8.0,在空气气氛下750 oC煅烧2 h得到钛酸铋;(3)称取0.3393 g硝酸铋,溶于 2 mol/L的硝酸水溶液中,再逐滴加入至钛酸铋的水溶液中,用5 mol/L氢氧化钠水溶液调节pH至8.0,得到氧化铋/钛酸铋前体;(4)将0.2 g氧化铋/钛酸铋前体和0.3 g钒酸铋研磨混合,在空气气氛下450 oC煅烧4 h得到钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物;(5)将得到的钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物在氢气气氛下400 oC还原10 min得到钛酸铋/铋/钒酸铋复合物。以催化剂的重量为100%,单质铋的质量分数为17.7%,钛酸铋的质量分数为22.3%。
分别取0.2 g实施例1-4和对比例1-3所述催化剂,均匀涂膜在7.0 cm2的表面皿上,并置于反应釜底部,用混合气(O2:N2=1:3)吹扫30 min除去反应釜内CO2。甲苯、二甲苯或苯。可见光催化反应实验条件:甲苯气体通过鼓泡,由混合气(O2:N2=1:3)吹入反应釜,二甲苯和苯由移液枪从反应器外加入。甲苯、二甲苯或苯在反应釜中的初始浓度都为~700 ppm,光照前反应釜在室温下避光处理30 min,使甲苯、二甲苯或苯在催化剂表面达到吸附-脱附平衡。装上UVIR-cut400滤波片的300 W的氙灯作为模拟可见光源(λ=400~780 nm,光强为100 mw·cm-2),在90 oC条件下反应2 h,通过气相色谱(GC7900, FID)检测甲苯、二甲苯或苯浓度和气相色谱(GC2060, FID)检测CO2产量并用于换算甲苯、二甲苯或苯的消除率。
表1钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂可见光照射下活性评价结果
Claims (7)
1.一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂,其特征在于:以催化剂的重量为100%,单质铋的重量分数为0.1%~50%,钛酸铋的重量分数为1%~80%。
2.如权利要求1所述钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂的制备方法包括以下步骤:
(1)按照铋/钒摩尔比1:1的比例制取铋盐前驱体和钒盐前驱体混合水溶液,调节pH,水热反应得到钒酸铋;
(2)按照铋/钛摩尔比4:3的比例制取铋盐前驱体和钛源混合水溶液,调节pH,高温煅烧得到钛酸铋;
(3)将铋盐的水溶液滴加入钛酸铋的水体分散液中,调节pH,得到氧化铋/钛酸铋复合物前体;
(4)研磨混合氧化铋/钛酸铋复合物前体和钒酸铋,高温煅烧,得到钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物;
(5)还原钛酸铋/氧化铋/钒酸铋复合物,得到钛酸铋/铋/钒酸铋复合物。
3.根据权利要求2中所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中的水热温度为120~200oC,时间为10~48 h。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中煅烧温度为200~1100 oC,时间为0.1~24 h。
5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述的在钒酸铋上负载氧化铋/钛酸铋的方法为固相研磨复合法,研磨后煅烧,煅烧温度为200~800 oC。
6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(5)中所述的得到钛酸铋/铋/钒酸铋的还原方法为氢气还原,还原温度为200~600 oC。
7.权利要求1~6所述钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂在光热催化净化有机气体污染物中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910658867.9A CN110368924B (zh) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | 一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂及其在光热催化净化有机气体污染物中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910658867.9A CN110368924B (zh) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | 一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂及其在光热催化净化有机气体污染物中的应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110368924A true CN110368924A (zh) | 2019-10-25 |
CN110368924B CN110368924B (zh) | 2022-08-23 |
Family
ID=68254599
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910658867.9A Active CN110368924B (zh) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | 一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂及其在光热催化净化有机气体污染物中的应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110368924B (zh) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111659392A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-15 | 中山大学 | 一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂的制备及应用 |
CN111841576A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-30 | 西安工程大学 | 一种富含氧空位Bi/BiVO4-CdS光催化剂的制备方法 |
CN112125336A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-12-25 | 北京华电光大环境股份有限公司 | 一种从废脱硝催化剂中回收纳米钛酸铋、钒酸铋和高纯度钨渣的方法 |
CN112516992A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-19 | 三峡大学 | 一例基于钒酸铋复合材料的制备方法及应用 |
CN112844372A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-05-28 | 辽宁大学 | 一种含氧空位的钼酸铋热催化剂及其制备方法和应用 |
CN113663689A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-11-19 | 中山大学 | 一种用于净化空气中甲醛污染物的光热催化炭材料 |
CN113731496A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-03 | 宁波大学科学技术学院 | 一种CTF/BiVO4 II型异质结光催化剂的制备方法 |
CN115814782A (zh) * | 2022-11-15 | 2023-03-21 | 盐城工学院 | 一种BiVO4基压电光催化复合纳米材料的制备方法 |
WO2024032097A1 (zh) * | 2022-08-10 | 2024-02-15 | 齐鲁工业大学(山东省科学院) | 一种铋/钛酸铋异质结中空纳米球及其制备方法与应用 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101147859A (zh) * | 2007-11-08 | 2008-03-26 | 北京师范大学 | 一种介孔钛酸铋光催化剂的制备方法 |
CN101214441A (zh) * | 2007-12-28 | 2008-07-09 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种钛钡铁系光催化剂的制备方法 |
CN101972645A (zh) * | 2010-11-14 | 2011-02-16 | 江苏技术师范学院 | 可见光响应型半导体光催化剂钒酸铋的制备方法 |
CN102241979A (zh) * | 2011-05-11 | 2011-11-16 | 中山大学 | 一种Na0.5Bi0.5TiO3基红光荧光材料及其制备方法 |
JP2012091991A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-05-17 | Ohara Inc | ガラスセラミックス、その製造方法、それを含む光触媒、スラリー状混合物、光触媒部材、浄化装置、フィルタ、焼結体及びガラスセラミックス複合体 |
CN105749897A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-07-13 | 中山大学 | 一种具有多通道载流子分离功能的异质光催化剂及其制备方法与应用 |
CN108355679A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-08-03 | 长安大学 | 一种Fe3O4/MoS2/BiVO4材料的制备方法、产品及其应用 |
CN109107580A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-01 | 安徽瑞和新材料有限公司 | 一种磁性钒酸铋/钛酸铋/四氧化三铁光催化剂及其制备方法与应用 |
-
2019
- 2019-07-22 CN CN201910658867.9A patent/CN110368924B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101147859A (zh) * | 2007-11-08 | 2008-03-26 | 北京师范大学 | 一种介孔钛酸铋光催化剂的制备方法 |
CN101214441A (zh) * | 2007-12-28 | 2008-07-09 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种钛钡铁系光催化剂的制备方法 |
JP2012091991A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-05-17 | Ohara Inc | ガラスセラミックス、その製造方法、それを含む光触媒、スラリー状混合物、光触媒部材、浄化装置、フィルタ、焼結体及びガラスセラミックス複合体 |
CN101972645A (zh) * | 2010-11-14 | 2011-02-16 | 江苏技术师范学院 | 可见光响应型半导体光催化剂钒酸铋的制备方法 |
CN102241979A (zh) * | 2011-05-11 | 2011-11-16 | 中山大学 | 一种Na0.5Bi0.5TiO3基红光荧光材料及其制备方法 |
CN105749897A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-07-13 | 中山大学 | 一种具有多通道载流子分离功能的异质光催化剂及其制备方法与应用 |
CN108355679A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-08-03 | 长安大学 | 一种Fe3O4/MoS2/BiVO4材料的制备方法、产品及其应用 |
CN109107580A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-01 | 安徽瑞和新材料有限公司 | 一种磁性钒酸铋/钛酸铋/四氧化三铁光催化剂及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
BI/BIVO4&BI4V2O11复合催化剂的制备及其光催化性能: "Bi/BiVO4&Bi4V2O11复合催化剂的制备及其光催化性能", 《无机化学学报》 * |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111659392A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-15 | 中山大学 | 一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂的制备及应用 |
CN111659392B (zh) * | 2020-06-17 | 2023-11-28 | 中山大学 | 一种由氧化钨-金属表面等离子共振激元-铬酸钆组成的桥式异质催化剂的制备及应用 |
CN111841576A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-30 | 西安工程大学 | 一种富含氧空位Bi/BiVO4-CdS光催化剂的制备方法 |
CN111841576B (zh) * | 2020-07-23 | 2023-03-14 | 西安工程大学 | 一种富含氧空位Bi/BiVO4-CdS光催化剂的制备方法 |
CN112125336B (zh) * | 2020-08-13 | 2022-03-15 | 北京华电光大环境股份有限公司 | 一种从废脱硝催化剂中回收纳米钛酸铋、钒酸铋和高纯度钨渣的方法 |
CN112125336A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-12-25 | 北京华电光大环境股份有限公司 | 一种从废脱硝催化剂中回收纳米钛酸铋、钒酸铋和高纯度钨渣的方法 |
CN112516992A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-19 | 三峡大学 | 一例基于钒酸铋复合材料的制备方法及应用 |
CN112516992B (zh) * | 2020-12-14 | 2022-04-22 | 三峡大学 | 一例基于钒酸铋复合材料的制备方法及应用 |
CN112844372A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-05-28 | 辽宁大学 | 一种含氧空位的钼酸铋热催化剂及其制备方法和应用 |
CN112844372B (zh) * | 2021-02-20 | 2023-12-08 | 辽宁大学 | 一种含氧空位的钼酸铋热催化剂及其制备方法和应用 |
CN113663689A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-11-19 | 中山大学 | 一种用于净化空气中甲醛污染物的光热催化炭材料 |
CN113731496A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-03 | 宁波大学科学技术学院 | 一种CTF/BiVO4 II型异质结光催化剂的制备方法 |
CN113731496B (zh) * | 2021-08-27 | 2023-10-13 | 宁波大学科学技术学院 | 一种CTF/BiVO4II型异质结光催化剂的制备方法 |
WO2024032097A1 (zh) * | 2022-08-10 | 2024-02-15 | 齐鲁工业大学(山东省科学院) | 一种铋/钛酸铋异质结中空纳米球及其制备方法与应用 |
CN115814782A (zh) * | 2022-11-15 | 2023-03-21 | 盐城工学院 | 一种BiVO4基压电光催化复合纳米材料的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110368924B (zh) | 2022-08-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110368924A (zh) | 一种钛酸铋/铋/钒酸铋复合物光催化剂及其在光热催化净化有机气体污染物中的应用 | |
CN102500358B (zh) | 一种具有良好抗碱金属和碱土金属中毒性能的脱硝催化剂 | |
CN101733101B (zh) | 以二氧化钛纳米管为载体的脱硝催化剂及其制备工艺 | |
CN107824177A (zh) | 一种以Ce‑MOF为铈前驱体的CeO2/TiO2低温SCR催化剂的制备方法 | |
CN104646001B (zh) | 一种可见光响应型铁酸铋‑氧化铋复合材料及其制备方法 | |
CN106732581A (zh) | 一种用于低温SCR反应的Ru/CeTiOX催化剂的制备方法 | |
CN110237853B (zh) | 一种铬酸钆/银/磷酸银复合物光催化剂及其在VOCs净化中的应用 | |
CN105056986B (zh) | 一种制备片状羟基硝酸氧铋光催化剂的方法及催化剂用途 | |
CN109107586A (zh) | 一种氧化铝负载钌和四氧化三钴的催化剂及其制备方法 | |
CN112934219A (zh) | 一种耐杂原子燃烧催化剂、其制备方法和应用 | |
WO1994021373A1 (en) | Nitrogen oxide decomposing catalyst and denitration method using the same | |
CN113083324B (zh) | 一种用于室温甲醛氧化催化剂及其制备方法 | |
CN109745995B (zh) | 宽温度窗口scr烟气脱硝催化剂及其制备方法和应用 | |
CN110339847A (zh) | 脱硝催化剂及其制备方法和应用 | |
CN107008334A (zh) | 一种光催化分解水制氢催化剂的改性方法 | |
CN112221488A (zh) | 一种协同脱硝脱汞的新型核壳结构催化剂及制备方法 | |
CN116422352B (zh) | 一种磷钨酸改性的铁基mof衍生物材料的制备方法及其应用 | |
CN107649144A (zh) | 一种新型脱硝催化剂的制备方法 | |
CN107597098B (zh) | 一种一锅法合成具有可见光响应的光催化剂LaVO4/WO3纳米片的制备方法 | |
CN107597155B (zh) | 一种一锅法合成具有可见光响应的光催化剂BiPO4/WO3纳米片的制备方法 | |
CN108246306B (zh) | 一锅法合成具有可见光响应的光催化剂CuBi2O4/Bi2WO6纳米球及其应用 | |
CN107803196B (zh) | 一种合成具有可见光响应的光催化剂Zn2SnO4/Bi2WO6纳米片的制备方法 | |
CN105032398A (zh) | 一种片状形貌为载体V2O5/TiO2低温NH3-SCR催化剂的制备及其在脱硝中的应用 | |
CN101402037A (zh) | 一种高效光催化氧化一氧化氮的催化剂及制备工艺 | |
CN114832848A (zh) | 一种催化剂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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |