CN113731496B - 一种CTF/BiVO4II型异质结光催化剂的制备方法 - Google Patents
一种CTF/BiVO4II型异质结光催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113731496B CN113731496B CN202110993469.XA CN202110993469A CN113731496B CN 113731496 B CN113731496 B CN 113731496B CN 202110993469 A CN202110993469 A CN 202110993469A CN 113731496 B CN113731496 B CN 113731496B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bivo
- ctf
- centrifuging
- stirring
- preparation
- 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
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 9
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 6
- BHXFKXOIODIUJO-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-dicarbonitrile Chemical compound N#CC1=CC=C(C#N)C=C1 BHXFKXOIODIUJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N triflic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 3
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 8
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical compound C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 abstract description 2
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000013311 covalent triazine framework Substances 0.000 description 25
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 239000003570 air Substances 0.000 description 5
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000013310 covalent-organic framework Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 2
- BRTALTYTFFNPAC-UHFFFAOYSA-N boroxin Chemical compound B1OBOBO1 BRTALTYTFFNPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 2
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010020772 Hypertension Diseases 0.000 description 1
- 208000002720 Malnutrition Diseases 0.000 description 1
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 1
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- CLWRFNUKIFTVHQ-UHFFFAOYSA-N [N].C1=CC=NC=C1 Chemical group [N].C1=CC=NC=C1 CLWRFNUKIFTVHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 208000007502 anemia Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical class OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- 230000000378 dietary effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000007857 hydrazones Chemical class 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 208000032839 leukemia Diseases 0.000 description 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000001071 malnutrition Effects 0.000 description 1
- 235000000824 malnutrition Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 description 1
- 208000015380 nutritional deficiency disease Diseases 0.000 description 1
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 231100000378 teratogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003390 teratogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000005436 troposphere Substances 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
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
- B01J31/063—Polymers comprising a characteristic microstructure
-
- 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
- B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
-
- 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
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- 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
- B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
- B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
-
- 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
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G83/00—Macromolecular compounds not provided for in groups C08G2/00 - C08G81/00
- C08G83/008—Supramolecular polymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/80—Type of catalytic reaction
- B01D2255/802—Photocatalytic
-
- 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
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (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CTF/BiVO4 II型异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：1）CTF制备；2）BiVO4制备；3）BiVO4/CTF制备：称取CTF和纳米片BiVO4于烧杯中，加无水乙醇，搅拌后盖上保鲜膜，超声清洗，恒温搅拌，离心，将离心后的固体产物恒温真空干燥过夜，干燥后取出，得到纳米片BiVO4/CTF，研磨至粉末，得CTF/BiVO4异质结光催化剂。本发明方法基于表面易调制的共价三嗪有机框架构建吸附‑光催化双功能的II型异质结光催化材料，解决了传统单一光催化剂吸附VOCs性能差，光生载流子复合率高的问题，有效改善了VOCs的去除效率，实现VOCs彻底、高效、低能耗的去除。
Description
技术领域
本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种CTF/BiVO4II型异质结光催化剂的制备方法。
背景技术
空气污染是继营养不良、饮食风险、高血压和烟草之后全球排名第五的人类健康风险因素。挥发性有机化合物（VOCs）的氧化可生成PM2.5的重要组分二次有机气溶胶，在NOx存在的情况下，该过程还会导致对流层O3浓度的增加，从而增加呼吸系统疾病死亡的风险。雾霾天气近年来频繁出现在我国大城市及其周边地区。VOCs成分复杂，有特殊气味且具有渗透、挥发及脂溶等特性，还具有毒性、刺激性及致畸致癌作用，尤其是苯、甲苯、二甲苯和甲醛对人体健康的危害最大，长期接触会使人患上贫血症与白血病。综上，发展有效的VOCs降解技术是现阶段解决大气PM2.5和臭氧污染问题的关键，可为打赢“蓝天保卫战”提供强有力的技术支撑，对治理空气污染和保障人体健康都具有重要意义。
VOCs的控制技术可分为源头削减技术、过程控制技术和末端治理技术，以末端治理技术为主。末端处理技术主要通过物理方法，利用目标污染物与其它组分的物理性质的差异使之得到分离，或者通过化学或生化反应将有机物转变成为CO2和水。吸收法的吸收剂需后续处理，吸附法的吸附材料需定期更换；生物处理法对可生化性差的VOCs去除率低；电子束法能耗大且对环境有害。相比较而言，光催化技术条件温和，可在常温常压进行，且设备简单、维护方便，已成为有前景的VOCs去除方法之一。
在光催化氧化VOCs过程中，本征TiO2除具有低的光子吸收率，其自身极性结构导致对VOCs具有相对较差的吸附能力。开发既能有效利用光能，又能强化VOCs吸附过程的光催化材料是高效光催化处理VOCs的有效途径。通过选择合适的窄带隙半导体，其能带结构需要满足自由基的产生电位，且能够拓宽半导体的光谱响应范围，使太阳光得到有效利用。而通过能带结构匹配形成的异质复合结构已被证明是优化光催化反应活性的有效途径。异质复合结构的建立不仅有利于光生电荷的形成，促进光生载流子的分离和转移，而且可使电子-空穴对的氧化还原能力最大化。因此，合理地组合光催化剂是制备高催化活性的异质结复合光催化剂的关键。
共价三嗪框架(CTFs)是近年来备受关注的一类共价有机框架(COFs)。经研究报道的COFs种类繁多，按形成的共价键可分为硼氧环、硼酸酯、三嗪和腙等种类。共价三嗪框架具有良好的可见光吸收、大的比表面积和高的孔隙率。其所具有的三嗪环结构使之较硼氧环和硼酸酯类具有更突出的可见光响应能力、以及化学和热稳定性。此外，三嗪环结构含有丰富的吡啶氮原子可在催化过程中提供丰富的活性中心，而大的比表面积也为污染物的预吸附提供更多的吸附位点，促进了污染物分子在其内部的扩散和流通，从而提高催化效率。然而单纯的CTFs仍存在光生载流子复合率高、量子效率低的问题。为克服这些缺点，且在不损失CTFs宽的可见光吸收范围和强的VOCs吸附能力的基础上，构筑基于CTFs的异质结光催化材料是实现VOCs去除的有效手段。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明设计的目的在于提供一种CTF/BiVO4II型异质结光催化剂的制备方法。
本发明通过以下技术方案加以实现：
所述的一种CTF/BiVO4II型异质结光催化剂的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：
1）CTF制备：取适量的1,4-二氰基苯于25ml三氟甲磺酸中， 0℃环境下进行搅拌1.5h使其充分混合后置于100℃烘箱中烘干20min，之后取出冷却至室温后，于乙醇中研磨后转移至烧杯中进行多次洗涤离心，离心后的固体物质置于60℃烘箱内干燥过夜，待固体物质完全干燥后加入NaOH溶液，于在60℃烘箱内浸泡5h，后加入去离子水搅拌5min，离心5min，重复操作直到溶液洗涤至中性，再次放入60℃烘箱内干燥过夜，收集干燥好的CTF，研磨至粉末，备用；
2）BiVO4制备：取一定量的浓硝酸，向其中加入适量的Bi(NO3)3·5H2O，另取一定量的NaOH加入适量的NH4VO3，随后将两种溶液以Bi/V摩尔比为1：1的形式混合在一起，搅拌1h，通过滴加稀释的NaOH溶液调pH至11.0-12.0，得橙黄色浆状混合物，然后将混合物转移到200mL聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，加热至180℃；此温度保持6h后收集得到的沉淀物，用乙醇和去离子水洗涤，在空气中60℃干燥，得到纳米片BiVO4；
3）BiVO4/CTF制备：用电子分析天平分别称取一定量的 CTF和纳米片BiVO4，放入250ml烧杯中，加入适量的无水乙醇，搅拌后盖上保鲜膜，放入超声波清洗机内超声清洗30min，再将烧杯放入集热式恒温加热磁力搅拌器中50℃恒温搅拌2h，在超高速冷冻离心机处离心，将离心后的固体产物放入真空干燥箱中60℃恒温真空干燥过夜，待其干燥后取出，得到纳米片BiVO4/CTF，研磨至粉末，得CTF/BiVO4异质结光催化剂。
进一步地，步骤1）中1,4-二氰基苯的添加量为0.4-0.6g。
进一步地，步骤1）中多次洗涤离心是指先无水乙醇洗涤离心4次，再去离子水洗涤离心4次，每次洗涤离心均为洗涤后搅拌5min后再离心，每次离心的转速为12000r/min，每次离心时间为5min。
进一步地，步骤2）中浓硝酸与Bi(NO3)3·5H2O的添加比例为每10mL的浓硝酸中加入0.01 mol的Bi(NO3)3·5H2O。
进一步地，步骤2）中NaOH与NH4VO3，的添加比例为每10mLNaOH中加入0.01mol的NH4VO3，所述NaOH的浓度为5-7M。
进一步地，步骤3）中CTF、纳米片BiVO4与无水乙醇的料液比为：1mg：1mg：2ml。
进一步地，步骤3）中离心机的转速为12000r/min，离心时间为10min。
本发明方法基于表面易调制的共价三嗪有机框架构建吸附-光催化双功能的II型异质结光催化材料，解决了传统单一光催化剂吸附VOCs性能差，光生载流子复合率高的问题，有效改善了VOCs的去除效率，实现VOCs彻底、高效、低能耗的去除。
附图说明
图1为试验例对甲苯的去除效果图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步详细描述，以便更好地理解本技术方案。
实施例1：CTF制备
分别取0.513g的1,4-二氰基苯（DCB）与25ml三氟甲磺酸（TFMS）并进行混合，随后置于0℃环境下并进行搅拌1.5h，再将溶液放入100℃烘箱中20min。等待其冷却后在乙醇中研磨然后将转移入250ml烧杯加无水乙醇搅拌5min，再超高速冷冻离心机处离心，转速设置为12000r/min，离心时间为5min，将离心后的固体产物用无水乙醇冲洗后继续搅拌5min，随后再次离心，无水乙醇洗涤离心系列步骤反复操作4次。随后往离心固体中加入去离子水继续搅拌5min后再次离心5min，并重复系列操作4次。将获得的固体放入60℃烘箱内干燥过夜。等待固体完全干燥后加入0.5mol/LNaOH溶液60ml，在60℃烘箱内浸泡5h，后加入去离子水搅拌5min，离心5min，重复操作直到溶液洗涤至中性。放入60℃烘箱内干燥过夜。收集干燥好的CTF，研磨至粉末，备用。
实施例2：BiVO4制备
取40mL的浓硝酸，向其中加入0.04mol的Bi(NO3)3·5H2O，并取6MNaOH的40mL同时加入0.04mol的NH4VO3，随后将两种溶液以Bi/V摩尔比为1：1的形式混合在一起。然后在环境空气中剧烈搅拌1h。随后，通过滴加稀释的NaOH溶液，将pH调整为11.0−12.0，得到橙黄色浆状混合物。然后将混合物转移到200m L聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，加热至180℃；此温度保持6h。最后，收集得到的沉淀物，用乙醇和去离子水洗涤，在空气中60℃干燥，得到纳米片BiVO4。
实施例3：BiVO4/CTF制备
用电子分析天平分别称取100mgCTF和100mg纳米片BiVO4，放入250ml烧杯中，用量筒量取200ml无水乙醇加入250ml烧杯中，放入搅拌子，盖上保鲜膜，放入超声波清洗机内超声清洗30min，再将烧杯放入集热式恒温加热磁力搅拌器中50℃恒温搅拌2h，在超高速冷冻离心机处离心，转速设置为12000r/min，离心时间为10min，将离心后的固体产物放入真空干燥箱中60℃恒温真空干燥过夜。待其干燥后取出，得到纳米片BiVO4/CTF，研磨至粉末，得CTF/BiVO4异质结光催化剂，备用。
试验例
本实验以氙灯作为光源模拟太阳光。在用高纯度空气吹扫玻璃反应器并用UV预清洁光催化剂之后，将空气鼓泡通过含有去离子水的不锈钢瓶调节相对湿度，用高纯度空气稀释VOCs标准气体（甲苯）来调节浓度，通过调节循环夹套水温度控制反应器温度。在吸附恒定后开启UV灯并在预设的反应时间取样进行气相色谱仪（GC）分析。甲苯的初始浓度为50mg/m3，称取25 mg的光催化剂，随后打开氙灯，在设定的时间间隔每次抽取1 mL气体，采用GC分析样品。由图1可得CTF/BiVO4、CTF和BiVO4光催化反应240分钟后对甲苯的去除效率分别为100%、46.23%和60.12%。
Claims (5)
1. CTF/BiVO4 II型异质结光催化剂在去除挥发性有机化合物中的应用，该CTF/BiVO4II型异质结光催化剂采用以下方法制备：
1）CTF制备：取适量的1,4-二氰基苯于25ml三氟甲磺酸中， 0℃环境下进行搅拌1.5h使其充分混合后置于100℃烘箱中烘干20min，之后取出冷却至室温后，于乙醇中研磨后转移至烧杯中进行多次洗涤离心，离心后的固体物质置于60℃烘箱内干燥过夜，待固体物质完全干燥后加入NaOH溶液，于在60℃烘箱内浸泡5h，后加入去离子水搅拌5min，离心5min，重复操作直到溶液洗涤至中性，再次放入60℃烘箱内干燥过夜，收集干燥好的CTF，研磨至粉末，备用；
2）BiVO4制备：取一定量的浓硝酸，向其中加入适量的Bi(NO3)3·5H2O，另取一定量的NaOH加入适量的NH4VO3，随后将两种溶液以Bi/V摩尔比为1：1的形式混合在一起，搅拌1h，通过滴加稀释的NaOH溶液调pH至11.0-12.0，得橙黄色浆状混合物，然后将混合物转移到200mL聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，加热至180℃；此温度保持6h后收集得到的沉淀物，用乙醇和去离子水洗涤，在空气中60℃干燥，得到纳米片BiVO4；
3）BiVO4/CTF制备：用电子分析天平分别称取一定量的 CTF和纳米片BiVO4，放入250ml烧杯中，加入适量的无水乙醇，搅拌后盖上保鲜膜，放入超声波清洗机内超声清洗30min，再将烧杯放入集热式恒温加热磁力搅拌器中50℃恒温搅拌2h，在超高速冷冻离心机处离心，将离心后的固体产物放入真空干燥箱中60℃恒温真空干燥过夜，待其干燥后取出，得到纳米片BiVO4/CTF，研磨至粉末，得CTF/BiVO4异质结光催化剂，其中，CTF、纳米片BiVO4与无水乙醇的料液比为：1mg：1mg：2ml；离心机的转速为12000r/min，离心时间为10min。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于步骤1）中1,4-二氰基苯的添加量为0.4-0.6g。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于步骤1）中多次洗涤离心是指先无水乙醇洗涤离心4次，再去离子水洗涤离心4次，每次洗涤离心均为洗涤后搅拌5min后再离心，每次离心的转速为12000r/min，每次离心时间为5min。
4.如权利要求1所述的应用，其特征在于步骤2）中浓硝酸与Bi(NO3)3·5H2O的添加比例为每10mL的浓硝酸中加入0.01 mol的Bi(NO3)3·5H2O。
5.如权利要求1所述的应用，其特征在于步骤2）中NaOH与NH4VO3，的添加比例为每10mLNaOH中加入0.01mol的NH4VO3，所述NaOH的浓度为5-7M。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110993469.XA CN113731496B (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 一种CTF/BiVO4II型异质结光催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110993469.XA CN113731496B (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 一种CTF/BiVO4II型异质结光催化剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113731496A CN113731496A (zh) | 2021-12-03 |
| CN113731496B true CN113731496B (zh) | 2023-10-13 |
Family
ID=78733325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110993469.XA Active CN113731496B (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 一种CTF/BiVO4II型异质结光催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113731496B (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11244709A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-09-14 | Shiseido Co Ltd | 光触媒体 |
| CN102008892A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-04-13 | 北京工业大学 | 一种光-热耦合催化氧化消除气态甲苯的方法 |
| CN103028390A (zh) * | 2012-12-24 | 2013-04-10 | 陕西科技大学 | 一种沿高活性(040)晶面取向生长圆饼片状N/BiVO4 光催化剂的制备方法 |
| CN104148054A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-11-19 | 哈尔滨工业大学 | 一种钒酸铋纳米棒束的制备方法 |
| CN104998665A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-10-28 | 三峡大学 | 一种钒酸铋-溴氧化铋异质结光催化剂，制备方法及其应用 |
| CN105964277A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-09-28 | 南京理工大学 | 一种CdS/BiVO4复合光催化剂及其制备方法 |
| CN109776796A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-05-21 | 中国科学技术大学 | 一种炔基功能化共价三嗪聚合物、其制备方法及应用 |
| CN109985657A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-09 | 燕山大学 | BiVO4/2D g-C3N4Z型异质结光催化剂的制备方法 |
| CN110368924A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-25 | 中山大学 | 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 |
| WO2020192722A1 (zh) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 北京福纳康生物技术有限公司 | 富勒烯及其衍生物复合材料在降解甲醛、室内VOCs或抑菌中的应用 |
| CN112675911A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-04-20 | 福州大学 | 用于污水净化协同可见光催化还原二氧化碳的CTFs/Bi/BiOBr复合光催化剂 |
-
2021
- 2021-08-27 CN CN202110993469.XA patent/CN113731496B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11244709A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-09-14 | Shiseido Co Ltd | 光触媒体 |
| CN102008892A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-04-13 | 北京工业大学 | 一种光-热耦合催化氧化消除气态甲苯的方法 |
| CN103028390A (zh) * | 2012-12-24 | 2013-04-10 | 陕西科技大学 | 一种沿高活性(040)晶面取向生长圆饼片状N/BiVO4 光催化剂的制备方法 |
| CN104148054A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-11-19 | 哈尔滨工业大学 | 一种钒酸铋纳米棒束的制备方法 |
| CN104998665A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-10-28 | 三峡大学 | 一种钒酸铋-溴氧化铋异质结光催化剂，制备方法及其应用 |
| CN105964277A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-09-28 | 南京理工大学 | 一种CdS/BiVO4复合光催化剂及其制备方法 |
| CN109776796A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-05-21 | 中国科学技术大学 | 一种炔基功能化共价三嗪聚合物、其制备方法及应用 |
| WO2020192722A1 (zh) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 北京福纳康生物技术有限公司 | 富勒烯及其衍生物复合材料在降解甲醛、室内VOCs或抑菌中的应用 |
| CN109985657A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-09 | 燕山大学 | BiVO4/2D g-C3N4Z型异质结光催化剂的制备方法 |
| CN110368924A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-25 | 中山大学 | 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 |
| CN112675911A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-04-20 | 福州大学 | 用于污水净化协同可见光催化还原二氧化碳的CTFs/Bi/BiOBr复合光催化剂 |
Non-Patent Citations (10)
| Title |
|---|
| Gao Aiqin et al..3D heterogeneous CTF@TiO2/Bi2WO6/Au hybrid supported by hollow carbon tubes and its efficient photocatalytic performance in the UV-vis range.《Enviromental Science-Nano》.2020,第7卷(第7期),第2061-2072页. * |
| Hu Jinxing et al..Synergistic removal of organic pollutants from water by CTF/BiVO4 heterojunction photocatalysts.《Environmental Science and Pollution Research》.2022,第30卷(第10期),第27570-27582页. * |
| Jinhong Bi et al..Covalent Triazine-Based Frameworks as Visible Light Photocatalysts for the Splitting of Water.《Macromol. Rapid Commun.》.2015,第36卷第1799页右栏、第1800页左栏第1段、2.2.1 Sythesis of CTF-T1、第1804右栏4. Conclusion. * |
| Muhammad Munir Sajid et al..Generation of strong oxidizing radicals from plate‑like morphology of BiVO4 for the fast degradation of crystal violet dye under visible light.《Applied Physics A》.2020,第126卷(第4期),第2页右栏第1段、第4页左栏第2段. * |
| Sun Minghui et al..Stabilized oxygen vacancies over heterojunction for highly efficient and exceptionally durable VOCs photocatalytic degradation.《Applied Catalysis-Environmental》.2020,第273卷文献号：119061. * |
| Ying Liu et al..Tw-dimensional/two-dimensional Z-scheme photocatalyst of graphitic carbon nitride/bismuth vanadate for visible-light-driven photocatalytic synthesis of imines.《Ceramics International》.2020,第46卷第16157-16165页. * |
| Zhichao Sun et al..Construction of 2D/2D BiVO4/g-C3N4 nanosheet heterostructures with improved photocatalytic activity.《Journal of Colloid and Interface Science》.2018,第533卷第252页右栏，2.2. Synthesis of g-C3N4 nanosheets、2.3. Synthesis of BiVO4 nanosheets、2.4. Synthesis of 2D/2D BiVO4/g-C3N4 heterostructure、第257页Scheme1.、第257页左栏4. Conclusion. * |
| 刘景景等.钒酸铋可见光催化材料的改性研究进展.《材料导报》.2021,第35卷(第17期),第17163-17177+17184页. * |
| 刘靖等.《室内空气污染控制》.徐州: 中国矿业大学出版社,2012,第186页. * |
| 程林梅等.新型可见光催化剂钒酸铋BiVO4的制备及改性研究进展.《安徽农学通报》.2017,第23卷(第24期),第9-13页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113731496A (zh) | 2021-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112169819A (zh) | 一种g-C3N4 (101)-(001)-TiO2复合材料的制备方法和应用 | |
| CN110773213B (zh) | 一维硫化镉/二维碳化钛复合光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN106975481B (zh) | 具有高效光热协同催化净化VOCs的碱土金属掺杂MnO2催化剂的制备方法 | |
| CN106964381B (zh) | 一种高浓度纳米红磷光催化剂分散液的制备方法 | |
| CN113275026B (zh) | 一种金属氧化物与卤化物钙钛矿量子点的异质结可见光催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN106064101A (zh) | 一种铁基MOFs光催化材料及其制备与应用 | |
| CN106881100A (zh) | 一种Cu2O/Bi2MoO6异质结可见光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN113019459B (zh) | 一种二氧化钛卟啉基共价有机框架复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN111804341B (zh) | 一种卟啉-金属有机骨架材料的制备方法及应用 | |
| CN113244962A (zh) | 一种产生单线态氧的锆卟啉基mof-石墨烯复合光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN108339544B (zh) | 富勒烯羧基衍生物修饰的光催化剂/超疏水膜复合材料 | |
| CN110743536A (zh) | 一种Bi-Bi2WO6可见光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN108314118A (zh) | 一种海水净化与淡化处理装置与应用 | |
| CN114247452A (zh) | 一种铋-硫化铋-钨酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113318794A (zh) | 等离激元复合光催化剂Pd/DUT-67的制备方法及应用 | |
| CN111957333A (zh) | 一种Yb2O3/g-C3N4双功能催化剂的制备方法及应用 | |
| CN109261203B (zh) | 一种高效产甲烷的共价三嗪有机聚合物光催化剂及其制备与应用 | |
| CN113976164A (zh) | 产氢类石墨相氮化碳光催化剂的制备方法 | |
| CN113731496B (zh) | 一种CTF/BiVO4II型异质结光催化剂的制备方法 | |
| CN114308084A (zh) | 一种二氧化钛/无铅卤系钙钛矿复合光催化材料的制备方法 | |
| CN107497427B (zh) | 一种可降解甲醛的银/石墨烯/氧化锌复合材料制备方法 | |
| CN110743598B (zh) | 一种多孔氮化碳/锡/氧化亚锡光催化材料及其制备方法 | |
| CN109865528B (zh) | 一种半导体光催化剂材料及其加工工艺 | |
| CN110694655A (zh) | 一种硫化银/磷酸银/氧化石墨烯复合光催化剂的制备方法 | |
| CN116120505A (zh) | 一类含卤素芘基共价有机框架聚合物光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 |