CN110479295B - 一种四方晶型铋酸铜光催化剂的快速水热制备方法及其在降解亚甲基蓝中的应用 - Google Patents
一种四方晶型铋酸铜光催化剂的快速水热制备方法及其在降解亚甲基蓝中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110479295B CN110479295B CN201910652127.4A CN201910652127A CN110479295B CN 110479295 B CN110479295 B CN 110479295B CN 201910652127 A CN201910652127 A CN 201910652127A CN 110479295 B CN110479295 B CN 110479295B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- copper
- methylene blue
- bismuthate
- photocatalyst
- 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
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 50
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 50
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 title claims abstract description 33
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 62
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 22
- FBXVOTBTGXARNA-UHFFFAOYSA-N bismuth;trinitrate;pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Bi+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FBXVOTBTGXARNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N copper;dinitrate;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims description 10
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000002153 concerted effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract description 4
- 230000004298 light response Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 8
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 8
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 7
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 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 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 230000003390 teratogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/843—Arsenic, antimony or bismuth
- B01J23/8437—Bismuth
-
- 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
-
- 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
- C02F2101/40—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
-
- 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)
- 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
本发明公开了一种快速水热制备四方晶型铋酸铜光催化剂的方法，包括以下步骤：分别配置五水硝酸铋的乙酸溶液和三水硝酸铜的乙醇溶液，然后将两者搅拌下混合，再向其中逐滴滴加碱液至溶液pH＝14，将上述混合液转移至高压反应釜内90～150℃进行水热反应，然后将所得产物进行离心洗涤、真空干燥，得形貌为哑铃状的四方晶型铋酸铜粉体。制备工艺简单，相比传统水热法反应温度低，且制备时间短，合成的粉体结晶度好，纯度高，晶粒尺寸可控，尺寸比较均匀，且可见光响应性能良好，在650～700nm处有明显的吸收峰，在可见光下与H2O2协同降解亚甲基蓝溶液，30min内降解效率可达90％～100％。
Description
技术领域：
本发明涉及光催化技术领域，具体涉及一种四方晶型铋酸铜光催化剂的快速水热制备方法及其在可见光下催化降解亚甲基蓝中的应用
背景技术：
能源短缺和环境污染是当前人类面临的重大挑战，光催化可以将太阳能转化为化学能、电能，并可以直接利用太阳光降解和矿化水和空气中的各种污染物，因而在环境净化和新能源开发方面具有巨大潜力。光催化的核心是光催化剂。很多高效的光催化剂如TiO2等，都只有在紫外光(波长λ<420nm)下才能激发其催化活性，仅能利用太阳光谱中仅占4％左右的能量，而占太阳光谱比例达46％的可见光部分仍无法被高效利用。因此，寻找具有高效可见光响应的可见光催化剂具有重大的实际意义。铋酸铜(CuBi2O4)作为一种尖晶石结构的p型半导体材料，具有较窄的禁带宽度，对可见光具有良好的响应，具有广阔的应用前景。水热法是制备铋酸铜的常用方法之一，但传统的水热法制备铋酸铜的方法实验条件要求苛刻，所需温度高(一般为160～200℃)，制备周期较长(一般为12～24h)。亟待开发一种工艺简单实验条件不苛刻且光催化性能优异的铋酸铜制备方法。
印染废水是棉、麻、化学纤维及其混纺产品加工过程中产生的废水，其中的偶氮化合物和芳香胺还具有致癌、致畸作用，对环境危害极大。其中亚甲基蓝是一种硫氮杂苯染料，常被用作生物染色剂，会对人体皮肤和眼睛造成伤害。它不易被常规的方法降解，易造成严重的环境污染问题，是印染废水重要的治理对象，
常用的印染废水物理处理方法如活性炭吸附、化学絮凝等都只是对有机污染物进行富集，而无法将有机染料分子进行彻底降解，处理过程中容易产生二次污染，难以达到令人满意的治理效果，因此必须探索一种能更有效处理染料化合物的方法。
采用光催化氧化法降解有机污染物是处理含亚甲基蓝废水最有前景的发展方向之一，光催化法能够较有效的将有机污染物矿化，且工艺简单，不会产生二次污染，然而大多数半导体催化剂由于带隙太宽而只能吸收紫外光，不能对太阳光充分利用，且光生电子和空穴容易复合，通过开发对可见光响应的高效催化剂是处理亚甲基蓝污染物的有效途径。
发明内容：
本发明的目的是提供一种四方晶型铋酸铜光催化剂的快速水热制备方法及其在可见光下降解亚甲基蓝中的应用，制备步骤简单，制备过程能耗低，且制备时间短，合成的粉末结晶度好，纯度高，尺寸比较均匀，可见光下对亚甲基蓝具有较好的降解效果，可有效提高工业上降解亚甲基蓝污染物的效率，工艺简单，绿色高效。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种快速水热制备四方晶型铋酸铜光催化剂的方法，该方法包括以下步骤：分别配置五水硝酸铋的乙酸溶液和三水硝酸铜的乙醇溶液，五水硝酸铋的乙酸溶液的浓度为0.1～0.5mol/L，三水硝酸铜的乙醇溶液浓度为0.01～0.5mol/L，然后将两者混合均匀，其中，五水硝酸铋引入的铋元素与三水硝酸铜引入的铜元素的摩尔比为2：1，再向其中逐滴滴加碱液至溶液pH＝14，将上述混合液转移至高压反应釜内90～150℃进行水热反应，水热反应时间为0.5～4h，然后将所得产物进行离心洗涤、60～80℃真空干燥，得形貌为哑铃状的四方晶型铋酸铜粉末。
优选地，110～120℃进行水热反应，水热反应时间为0.5～1h。
优选地，所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，浓度为1～10mol/L，碱液的滴加速度为1～10mL/min。
优选地，五水硝酸铋的乙酸溶液和三水硝酸铜的乙醇溶液混合后搅拌5～60min后超声分散1～30min得到均匀的混合液。
硝酸铋在室温下的水体系中不易溶解，且易发生水解，因此，需分别将五水硝酸铋和三水硝酸铜溶解在乙酸和乙醇中，然后将三水硝酸铜的乙醇溶液与五水硝酸铋的乙酸溶液混合，得到浓度均一的混合液，然后缓慢滴加碱液。
所制备的四方晶型铋酸铜在λ＝650～700nm处有明显的吸收峰，禁带宽度Eg＝1.8eV，对可见光具有良好的捕获能力，在可见光照射条件下表现出极好的降解有机污染物的能力，特别地，与H2O2协同作用，在可见光照射30min内对有机污染物亚甲基蓝的降解率可达到90％以上，对污染物有良好的光催化降解性能。
所制备的铋酸铜粉末在可见光下与H2O2协同催化降解亚甲基蓝，包括以下步骤：将制备的铋酸铜粉末超声分散于亚甲基蓝溶液中，加入H2O2后暗处理0.5h，采用氙灯作为光源，滤掉紫外光后开始降解亚甲基蓝。
优选地，反应体系中亚甲基蓝溶液的浓度为0.02mmol/L，质量分数为30％的H2O2溶液0.05ml。
优选地，将铋酸铜粉末加入亚甲基蓝溶液后超声3～10min分散均匀。
优选地，在降解之前先将反应体系在暗箱中放置30min，扣除催化剂对染料的吸附效果
优选地，所用光源为300W氙灯，加420nm的滤光片滤掉紫外光。
优选地，可见光催化降解亚甲基蓝过程中每隔5min取一次亚甲基蓝溶液，每次取样品量为2ml。
优选地，将所取得溶液通过离心将催化剂与亚甲基蓝充分分离，转速为6000～10000rpm，时间3～5min。
优选地，在120℃下反应0.5h所制备的铋酸铜降解效果最佳。
本发明的有益效果如下：
1)制备工艺简单，相比传统水热法反应温度低，能耗低，环保，且制备时间短，甚至反应1小时即可得到，合成的粉体结晶度好，纯度高，晶粒尺寸可控，尺寸比较均匀，且可见光响应性能良好，在650～700nm处有明显的吸收峰。
2)与煅烧法相比，工艺更简单，所需成本大大减少，所需反应温度更低，材料尺寸可调控，且光催化性能优异，可见光下表现出极好的降解有机污染物的能力，特别地，与H2O2协同可高效降解水中有机污染物亚甲基蓝。
附图说明：
图1为实施例1-4所得铋酸铜光催化剂的X射线衍射分析仪(XRD)图谱，其中CBO-0.5指水热反应时间为0.5h，CBO-1指水热反应时间为1h，CBO-2指水热反应时间为2h，CBO-4指水热反应时间为4h。
图2中a为实施例1所得铋酸铜光催化剂的低倍(6000倍)扫描电子显微镜(SEM)图，b为实施例1所得铋酸铜光催化剂的高倍(22000倍)扫描电子显微镜(SEM)图。
图3中a为实施例1所得短时间水热制备铋酸铜光催化剂的紫外-可见漫反射光谱图；b为实施例1所得短时间水热制备铋酸铜光催化剂的(αhv)2与光子能量(hv)对CuBi2O4带隙能的关系图。
图4为实施例1、5-6所得铋酸铜光催化剂的X射线衍射分析仪(XRD)图谱。
图5为实施例1-4所制备的铋酸铜降解亚甲基蓝效果图；
图6为实施例1、5-6所制备的铋酸铜降解亚甲基蓝效果图；
图7为铋酸铜粉末与H2O2协同降解亚甲基蓝效果图。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：快速水热制备四方晶型铋酸铜光催化剂的方法
包括以下步骤：分别配置五水硝酸铋的乙酸溶液和三水硝酸铜的乙醇溶液：将2mmol五水硝酸铋溶于5mL乙酸，将1mmol三水硝酸铜溶于25mL乙醇溶液，然后将五水硝酸铋的乙酸溶液与三水硝酸铜的乙醇溶液混合，先磁力搅拌5min，再超声分散5min得到均匀的混合液，然后在磁力搅拌下，缓慢滴加6mol/L的氢氧化钠溶液15mL至溶液pH＝14，氢氧化钠的滴加速度为1mL/min，然后将混合液转移至100mL的高压反应釜中，升温至120℃并保温1h。停止加热后待反应釜冷却至室温，所得产物分别用水和乙醇离心洗涤三次，然后放入真空干燥箱在80℃干燥12h,得到铋酸铜粉末。采用Brukeraxs D8ADVANCE型X射线衍射分析仪(XRD)对本实施例所得产物进行X射线衍射分析，结果见图1。从图谱中可以看出，图谱的主峰与标准图谱JCDS NO.72-0493一致，且没有其他杂质峰出现，说明所得产物为高纯度的铋酸铜。
图2中a为本实施例所得产物的低倍SEM图(采用Hitachi S-3700N型扫描电子显微镜)，图中可以看出，所得产物为形貌均一的铋酸铜，尺寸比较均匀，尺寸分布为2～3μm。图2中b为本实施例所得产物的高倍SEM图(采用Hitachi S-3700N型扫描电子显微镜)，图中可以看出，所得产物中单个纳米棒的厚度为100～200nm。图3中a为实施例1所得铋酸铜光催化剂的紫外-可见漫反射光谱图，从图中可以看出在650nm处有明显的吸收峰，表明CBO-1在可见光区域有较强的吸收带，图3中b为实施例1所得铋酸铜光催化剂的(αhv)2与光子能量(hv)对CuBi2O4带隙能的关系图，从图中可知实施例1所制备铋酸铜催化剂的禁带宽度Eg＝1.8eV。
实施例2：
参考实施例1，不同之处在于水热反应时间为0.5h。
实施例3：
参考实施例1，不同之处在于水热反应时间为2h。
实施例4：
参考实施例1，不同之处在于水热反应时间为4h。
实施例5：
参考实施例1，不同之处在于水热反应温度为90℃。
实施例6：
参考实施例1，不同之处在于水热反应温度为150℃。
实施例7：
包括以下步骤：分别配置五水硝酸铋的乙酸溶液和三水硝酸铜的乙醇溶液：分别将4mmol五水硝酸铋溶于8mL乙酸，2mmol三水硝酸铜溶于25mL乙醇溶液，然后将五水硝酸铋的乙酸溶液与三水硝酸铜的乙醇溶液混合，先磁力搅拌10min，再超声分散10min得到均匀的混合液，然后在磁力搅拌下，缓慢滴加8mol/L的氢氧化钠溶液15mL至溶液pH＝14，氢氧化钠溶液的滴加速度为10mL/min，然后将混合液转移至100mL的高压反应釜中，升温至110℃并保温2h。停止加热后待反应釜冷却至室温，所得产物分别用水和乙醇离心洗涤三次，然后放入真空干燥箱在80℃干燥12h,得到铋酸铜粉末。
实施例8：
包括以下步骤：分别配置五水硝酸铋的乙酸溶液和三水硝酸铜的乙醇溶液：分别将1mmol五水硝酸铋溶于2.5mL乙酸，0.5mmol三水硝酸铜溶于25mL乙醇溶液，然后将五水硝酸铋的乙酸溶液与三水硝酸铜的乙醇溶液混合，先磁力搅拌30min，再超声分散30min得到均匀的混合液，然后在磁力搅拌下，缓慢滴加4mol/L的氢氧化钠溶液15mL至溶液pH＝14，氢氧化钠溶液的滴加速度为5mL/min，然后将混合液转移至100mL的高压反应釜中，升温至150℃并保温4h。停止加热后待反应釜冷却至室温，所得产物分别用水和乙醇离心洗涤三次，然后放入真空干燥箱在80℃干燥12h,得到铋酸铜粉末。
应用例1：
将实施例1-6制备的铋酸铜粉末进行可见可见光下降解亚甲基蓝溶液，具体步骤如下：
配置50ml 0.02mmol/L亚甲基蓝溶液，向溶液中加入0.04g实施例1-6制备的铋酸铜粉末后滴入0.05ml H2O2，超声3min使铋酸铜均匀分散，置入暗箱中搅拌下处理30min，以便扣除催化剂对染料的吸附效果，将光催化反应容器放置在300W氙灯下(加420nm滤光片滤掉紫外光)光照30min，每隔5min取2mL悬浊液，通过离心将催化剂与亚甲基蓝溶液充分分离，使用紫外分光光度计测量上清液中亚甲基蓝的浓度。结果如图5-7所示。
以上所述为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种四方晶型铋酸铜光催化剂的快速水热制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
分别配置五水硝酸铋的乙酸溶液和三水硝酸铜的乙醇溶液，五水硝酸铋的乙酸溶液的浓度为0.1～0.5mol/L，三水硝酸铜的乙醇溶液浓度为0.01～0.5mol/L，然后将两者混合均匀，其中，五水硝酸铋引入的铋元素与三水硝酸铜引入的铜元素的摩尔比为2：1，再向其中逐滴滴加碱液至溶液pH＝14，将上述混合液转移至高压反应釜内110～120℃进行水热反应，水热反应时间为0.5～1h，然后将所得产物进行离心洗涤、60～80℃真空干燥，得形貌为哑铃状的四方晶型铋酸铜粉末。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，120℃进行水热反应0.5h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，浓度为1～10mol/L，碱液的滴加速度为1～10mL/min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，五水硝酸铋的乙酸溶液和三水硝酸铜的乙醇溶液混合后搅拌5～60min后超声分散1～30min得到均匀的混合液。
5.权利要求1-4中任一权利要求中所述方法制备的铋酸铜光催化剂在降解亚甲基蓝中的应用，其特征在于，在可见光下铋酸铜与H2O2协同催化降解亚甲基蓝。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将制备的铋酸铜粉末超声分散于亚甲基蓝溶液中，加入H2O2后暗处理0.5h，采用氙灯作为光源，滤掉紫外光后开始降解亚甲基蓝。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，亚甲基蓝溶液的浓度为0.02mmol/L，H2O2质量分数为30％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910652127.4A CN110479295B (zh) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | 一种四方晶型铋酸铜光催化剂的快速水热制备方法及其在降解亚甲基蓝中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910652127.4A CN110479295B (zh) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | 一种四方晶型铋酸铜光催化剂的快速水热制备方法及其在降解亚甲基蓝中的应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110479295A CN110479295A (zh) | 2019-11-22 |
| CN110479295B true CN110479295B (zh) | 2022-07-08 |
Family
ID=68547428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910652127.4A Active CN110479295B (zh) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | 一种四方晶型铋酸铜光催化剂的快速水热制备方法及其在降解亚甲基蓝中的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110479295B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111790393B (zh) * | 2020-08-11 | 2023-01-31 | 盐城工学院 | 一种铋系光催化剂的制备方法及其应用 |
| CN112853373B (zh) | 2021-01-08 | 2021-12-03 | 广东省科学院测试分析研究所(中国广州分析测试中心) | 共生孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片的合成方法 |
| CN115779914B (zh) * | 2022-12-05 | 2024-05-24 | 河南科技学院 | 铋酸铜/铋酸钙复合材料、制备方法及其在光催化塑料转化碳氢燃料中的应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107008337A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-08-04 | 武汉工程大学 | 一种非化学计量比铋酸铜纳米材料及其制备方法和应用 |
| CN109019685A (zh) * | 2018-09-12 | 2018-12-18 | 西南科技大学 | 一种合成CuBi2O4基胶体材料的方法 |
-
2019
- 2019-07-18 CN CN201910652127.4A patent/CN110479295B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107008337A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-08-04 | 武汉工程大学 | 一种非化学计量比铋酸铜纳米材料及其制备方法和应用 |
| CN109019685A (zh) * | 2018-09-12 | 2018-12-18 | 西南科技大学 | 一种合成CuBi2O4基胶体材料的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "Design of visible-light-response core-shell Fe2O3/CuBi2O4 heterojunctions with enhanced photocatalytic activity towards the degradation of tetracycline_ Z-scheme photocatalytic mechanism insight";Ming-yang Li等;《Inorg. Chem. Front.》;20181102;第5卷;第3148-3154页 * |
| "N-type hedgehog-like CuBi2O4 hierarchical microspheres: room temperature synthesis and their photoelectrochemical properties";Min Wang等;《Cryst Eng Comm》;20150420;第17卷;第4019-4025页 * |
| "Preparation, characterization and photocatalytic activity of CuBi2O4/NaTaO3 coupled photocatalysts";Yongyong Deng等;《Journal of Alloys and Compounds》;20130204;第559卷;第116-122页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110479295A (zh) | 2019-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11111605B2 (en) | Iodine doped bismuthyl carbonate nanosheet and molybdenum disulfide modified carbon nanofiber composites, preparation method and application thereof | |
| CN110479295B (zh) | 一种四方晶型铋酸铜光催化剂的快速水热制备方法及其在降解亚甲基蓝中的应用 | |
| CN108993550B (zh) | 一种表面氧空位改性的溴氧铋光催化剂及其制备方法 | |
| CN108927157B (zh) | Cu2O/{001}TiO2复合催化剂的制备方法及其对氨气动态净化的应用 | |
| CN113457711B (zh) | 一种石墨相氮化碳负载镁单原子复合材料及其制备方法、光催化制备过氧化氢的方法 | |
| CN107308957B (zh) | 一种球状Bi2S3/Bi2WO6异质结光催化材料的制备方法 | |
| CN108067267B (zh) | 一种可见光响应碲化镉/二氧化钛z型光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108355669B (zh) | 一种磁性纳米洋葱碳负载Bi2WO6的光催化剂及其制备方法和应用 | |
| 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 | |
| CN111185184B (zh) | 一种铁酸铋可见光催化剂的制备方法及其光催化性能应用 | |
| CN108479816A (zh) | 一种高效能碘空位铋氧碘光催化材料的制备方法及在毒害有机废水处理中的应用 | |
| CN109939643A (zh) | α-Fe2O3掺杂生物炭的制备方法及其应用 | |
| CN108686658B (zh) | 一种C-QDs-Fe2O3/TiO2复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN108311162A (zh) | 一种ZnO/BiOI异质结光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN113731451B (zh) | 用于去除废水中四环素的三元复合催化材料及其制备方法 | |
| CN110589886A (zh) | 一种碳酸氧铋的制备方法 | |
| CN103623847A (zh) | 一种CdSe-Bi2WO6光催化剂的制备方法 | |
| CN108607584B (zh) | 一种磁性复合多铋可见光催化剂Bi24O31Br10-SrFe12O19的制备方法 | |
| CN114950522A (zh) | 氮化硼/硫化铟锌复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN102836719B (zh) | 一种钙钛矿型光催化剂的制备方法及其制品 | |
| CN108212187B (zh) | Fe掺杂Bi2O2CO3光催化剂的制备方法及Fe掺杂Bi2O2CO3光催化剂 | |
| CN111468100B (zh) | 一种原位生长的多酸铌/石墨烯光催化剂的制备方法及其在降解四环素中的应用 | |
| CN107008337B (zh) | 一种非化学计量比铋酸铜纳米材料及其制备方法和应用 | |
| CN110075876B (zh) | 一种适合工业化生产的ZnO-BiOI复合微球的制备方法 | |
| CN111939957A (zh) | 一种光催化固氮材料多孔氮化碳纳米纤维/石墨烯的制备方法 |
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 | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 510070 Building 34, No. 100 Xianlie Middle Road, Yuexiu District, Guangzhou City, Guangdong Province Patentee after: Institute of testing and analysis, Guangdong Academy of Sciences (Guangzhou analysis and testing center, China) Address before: 510070 Building 34, No. 100 Xianlie Middle Road, Yuexiu District, Guangzhou City, Guangdong Province Patentee before: GUANGDONG INSTITUTE OF ANALYSIS (CHINA NATIONAL ANALYTICAL CENTER, GUANGZHOU) |