CN113769752B - 一种十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法 - Google Patents
一种十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113769752B CN113769752B CN202111116818.6A CN202111116818A CN113769752B CN 113769752 B CN113769752 B CN 113769752B CN 202111116818 A CN202111116818 A CN 202111116818A CN 113769752 B CN113769752 B CN 113769752B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cerium
- dodecahedron
- composite photocatalyst
- iron doped
- temperature
- 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
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 53
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 23
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 150000000703 Cerium Chemical class 0.000 claims abstract description 25
- XOGGUFAVLNCTRS-UHFFFAOYSA-N tetrapotassium;iron(2+);hexacyanide Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] XOGGUFAVLNCTRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000000276 potassium ferrocyanide Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 18
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 4
- HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate Chemical compound [Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 3
- HKVFISRIUUGTIB-UHFFFAOYSA-O azanium;cerium;nitrate Chemical compound [NH4+].[Ce].[O-][N+]([O-])=O HKVFISRIUUGTIB-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 3
- VYLVYHXQOHJDJL-UHFFFAOYSA-K cerium trichloride Chemical compound Cl[Ce](Cl)Cl VYLVYHXQOHJDJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- VGBWDOLBWVJTRZ-UHFFFAOYSA-K cerium(3+);triacetate Chemical compound [Ce+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O VGBWDOLBWVJTRZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- OZECDDHOAMNMQI-UHFFFAOYSA-H cerium(3+);trisulfate Chemical compound [Ce+3].[Ce+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O OZECDDHOAMNMQI-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 abstract description 3
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 abstract description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 16
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- -1 cerium ions Chemical class 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- JGLMVXWAHNTPRF-CMDGGOBGSA-N CCN1N=C(C)C=C1C(=O)NC1=NC2=CC(=CC(OC)=C2N1C\C=C\CN1C(NC(=O)C2=CC(C)=NN2CC)=NC2=CC(=CC(OCCCN3CCOCC3)=C12)C(N)=O)C(N)=O Chemical compound CCN1N=C(C)C=C1C(=O)NC1=NC2=CC(=CC(OC)=C2N1C\C=C\CN1C(NC(=O)C2=CC(C)=NN2CC)=NC2=CC(=CC(OCCCN3CCOCC3)=C12)C(N)=O)C(N)=O JGLMVXWAHNTPRF-CMDGGOBGSA-N 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical group O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 1
- 235000009754 Vitis X bourquina Nutrition 0.000 description 1
- 235000012333 Vitis X labruscana Nutrition 0.000 description 1
- 240000006365 Vitis vinifera Species 0.000 description 1
- 235000014787 Vitis vinifera Nutrition 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- XMEVHPAGJVLHIG-FMZCEJRJSA-N chembl454950 Chemical compound [Cl-].C1=CC=C2[C@](O)(C)[C@H]3C[C@H]4[C@H]([NH+](C)C)C(O)=C(C(N)=O)C(=O)[C@@]4(O)C(O)=C3C(=O)C2=C1O XMEVHPAGJVLHIG-FMZCEJRJSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003419 tautomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 1
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 1
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 1
- 229960004989 tetracycline hydrochloride Drugs 0.000 description 1
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000006097 ultraviolet radiation absorber 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
- 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
- B01J23/83—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 rare earths or actinides
-
- 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
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/031—Precipitation
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
- B01J37/086—Decomposition of an organometallic compound, a metal complex or a metal salt of a carboxylic acid
-
- 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
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- 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
- C02F2101/36—Organic compounds containing halogen
-
- 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
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (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
本发明公开了一种十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：将铈盐配置成铈盐的水溶液；在铈盐水溶液中加入乙酰丙酮，然后再加入氨水，形成黄色絮状沉淀；随后加入亚铁氰化钾溶液形成淡黄色沉淀，沉淀经过离心分离、去离子水洗涤三次、无水乙醇洗涤三次，烘干得到淡黄色前驱体；将所得的前驱体用控温马弗炉进行高温煅烧，自然冷却后得到十二面体铁掺杂二氧化铈。本发明的十二面体铁掺杂二氧化铈可以用于光催化降解水体抗生素领域。
Description
技术领域
本发明属于无机功能材料技术领域，具体的说，涉及一种十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂及用于光催化降解水体抗生素领域。
背景技术
稀土元素Ce 因自身具有独特的内层4f轨道电子结构而能够产生多种形式的电子云，使其具有独特的物理、化学性能，可作为发光材料、催化剂、抛光剂、紫外吸收剂等应用在各行各业。尤其是在光催化治理环境污染方面CeO2效果卓著，CeO2可将环境中难以分解的有机物分解为CO2和H2O 等无机物，且不产生二次污染。近年来，为进一步提升二氧化铈的光催化性能，Fe掺杂CeO2复合氧化物光催化材料受到研究者广泛关注，因为Fe掺杂CeO2复合氧化物不仅具有明显增强的本征性能，而且还能利用各组分之间的协同作用表现出新奇的物理化学特性，有望解决单一Fe2O3和CeO2氧化物材料性能的局限，因此Fe掺杂CeO2复合材料在光催化领域具有潜在的应用价值。
随着纳米技术的发展，人们逐渐意识到纳米材料的形貌，结构和组成对催化性能具有重要影响，尤其是多面体结构的纳米材料，由于特殊的形貌和暴露的晶面，展现出了优异的催化性能。传统的铈基多面体纳米材料制备工艺主要是水热法，水热法工艺复杂，能耗高，不易大批量生产，阻碍了其工业化应用。如专利过渡金属掺杂铈基复合氧化物多面体催化剂及制备方法（公开号CN 107754779 A）以聚乙烯吡咯烷酮为模板采用水热法合成了一种不规则的铈基多面体纳米材料。
目前，虽然研究人员制备出了一些不同形貌的多面体铈基纳米材料并对其性能进行了研究。但是其最重要的制备方法方面仍然存在着复杂性、不易重复性和昂贵等缺陷，限制了其在大规模工业生产中的应用。
发明内容
有鉴于此，针对上述问题，本发明提供了一种十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂及其制备方法和应用，本发明在室温条件下，以铈盐和亚铁氰化钾为铈源和铁源，乙酰丙酮为配位剂，氨水为沉淀剂得到前驱体，然后在高温下烧结得到十二面体铁掺杂二氧化铈纳米材料。该方法具有反应条件温和，工艺简单能耗低，耗时短的优点；本发明制备得到的纳米材料可以用于光催化降解水体抗生素领域。
为了解决上述技术问题，本申请公开了一种十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将铈盐溶解在水中，配制成铈盐溶液；
步骤2、在搅拌的条件下，加入乙酰丙酮再加入氨水，形成黄色絮状沉淀；
步骤3、在步骤2中制备得到的黄色絮状沉淀中加入亚铁氰化钾溶液，随后在空气中放置陈化；沉淀经过离心分离去离子水洗涤三次，无水乙醇洗涤三次，烘干得到淡黄色的前驱体；
步骤4、将步骤3制备得到的淡黄色前驱体置于坩埚中，用控温马弗炉进行高温煅烧，自然冷却后得到十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂。
进一步地，所述的步骤1中的铈盐溶液浓度为0.02-0.6 mol/L。
进一步地，所述的步骤1中的铈盐溶液为硝酸铈水溶液、氯化铈水溶液、硝酸铈铵水溶液、硫酸铈水溶液或乙酸铈水溶液中的一种或多种。
进一步地步骤2中的搅拌条件中的温度为20-25℃，转速为180-220 r/min。
进一步地步骤2中的铈盐和乙酰丙酮的摩尔比为1:5-1:10；铈盐溶液和氨水的体积比为20:1-280:1。
进一步地步骤3中，亚铁氰化钾溶液的浓度为0.5 mol/L，铈盐和亚铁氰化钾的摩尔比为1:5-6:1。
进一步地步骤3中的反应温度为15-30℃，烘干温度为40-80℃。
进一步地步骤4中的煅烧温度为400-600℃，煅烧时间为1-5小时，升温速率为1-5℃/min。
本发明还公开了一种由上述的制备方法制备得到的十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
（1）本发明制备工艺简单，生产效率高，通过一步法得到前驱体，然后高温烧结得到产物。
（2）本发明前驱体制备在常温下进行无需加热。
（3）本发明制备方法为常压液相法，无需水热等复杂过程。
（4）本发明原料转化率以铈计可达90%以上。
（5）本发明制备得到的铁掺杂二氧化铈具有优异的光催化降解抗生素性能。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例1制备得到的十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的SEM照片；
图2是本发明实施例1制备得到的十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的XRD谱图；
图3是本发明实施例1制备得到的十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的催化性能图。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本申请公开了一种十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将铈盐溶解在水中，配制成0.02-0.6 mol/L的铈盐溶液；铈盐溶液为硝酸铈水溶液、氯化铈水溶液、硝酸铈铵水溶液、硫酸铈水溶液或乙酸铈水溶液中的一种或多种。
步骤2、在180-220 r/min的搅拌速度下，加入乙酰丙酮再加入氨水，形成黄色絮状沉淀，其中铈盐和乙酰丙酮的摩尔比为1:5-1:10；铈盐溶液和氨水的体积比为20:1-280:1。
步骤3、在步骤2中制备得到的黄色絮状沉淀中加入0.5 mol/L的亚铁氰化钾溶液，随后在空气中放置陈化；沉淀经过离心分离去离子水洗涤三次，无水乙醇洗涤三次，烘干得到淡黄色的前驱体，其中铈盐和亚铁氰化钾的摩尔比为1:5-6:1，反应温度为15-30℃，烘干温度为40-80℃。
步骤4、将步骤3制备得到的淡黄色前驱体置于坩埚中，用控温马弗炉在400-600℃条件下，以1-5℃/min的升温速率，煅烧1-5小时，自然冷却后得到十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂。
在本制备方法中：
1. 乙酰丙酮结构中含有两个羰基氧原子，具有烯醇和酮的互变异构，同时铈作为一种稀土元素，具有大量的空轨道，能够容纳电子，因此乙酰丙酮能和铈离子形成稳定的双齿配合物，如果不加入乙酰丙酮，会得到葡萄串状结构，无法得到十二面体。
2.由于铈盐溶液显弱酸性，需要加入少量的氨水调节pH，从而促进乙酰丙酮和铈离子的配位。由于氨水的用量很低，氨水并不会和铈离子形成配合物。
3.亚铁氰化钾结构中的6个氰跟和铁离子形成非常稳定的配合物，在加入铈离子后，亚铁氰化钾也会和铈离子配位，生成亚铁氰化钾铈沉淀。由于铈离子先和乙酰丙酮形成配位，在随后加入亚铁氰化钾的过程中，亚铁氰化钾和乙酰丙酮的竞争配位作用为十二面体前驱体的形成提供了结构导向的作用。亚铁氰化钾同时也起到了沉淀剂的作用，如果不加入亚铁氰化钾则无法得到沉淀，反应体系没有产物出现，在加入亚铁氰化钾的瞬间即有大量的沉淀生成。
4. 在高温煅烧过程中，配体分解，最终形成铁掺杂的氧化铈复合材料。
实施例1
将硝酸铈溶解于去离子水中，得到0.05mol/L硝酸铈溶液，在转速为200r/min、温度为25℃的搅拌条件下，加入0.3mL 乙酰丙酮和0.1mL氨水，待出现黄色絮状物后，加入6mL0.5mol/L的亚铁氰化钾溶液。亚铁氰化钾需要在氨水和乙酰丙酮之后加入；沉淀经离心分离、去离子水洗涤三次、无水乙醇洗涤三次，60℃烘干得到浅黄色前驱体。将烘干的前驱体样品转移到坩埚中，用控温马弗炉高温烧结，升温速率为2℃/min，500℃条件下保温2小时得到产物。所得产物的扫描电镜照片如图1所示，产物具有均一的十二面体形貌，XRD谱图，如图2所示，所有衍射峰与二氧化铈标准卡片出峰位置一致。用所制备的十二面体铁掺杂二氧化铈做为光催化剂降解四环素的性能如图3所示，在可见光条件下，反应90分钟，对盐酸四环素的降解率达到92%。
实施例2
将硝酸铈溶解于去离子水中，得到0.05mol/L硝酸铈溶液，在转速为200r/min、温度为25℃的搅拌条件下，加入0.1 mL 乙酰丙酮和0.3mL氨水，待出现黄色絮状物后，加入6mL 0.5 mol/L的亚铁氰化钾溶液。亚铁氰化钾需要在氨水和乙酰丙酮之后加入；沉淀经离心分离、去离子水洗涤三次、无水乙醇洗涤三次，60℃烘干得到浅黄色前驱体。将烘干的前驱体样品转移到坩埚中，用控温马弗炉高温烧结，升温速率为2℃/min，600℃条件下保温2小时得到产物。
实施例3
将硝酸铈溶解于去离子水中，得到0.05mol/L硝酸铈溶液，在转速为200r/min、温度为25℃的搅拌条件下，加入0.3 mL 乙酰丙酮和0.1mL氨水，待出现黄色絮状物后，加入4mL 0.5 mol/L的亚铁氰化钾溶液。亚铁氰化钾需要在氨水和乙酰丙酮之后加入；沉淀经离心分离、去离子水洗涤三次、无水乙醇洗涤三次，60℃烘干得到浅黄色前驱体。将烘干的前驱体样品转移到坩埚中，用控温马弗炉高温烧结，升温速率为2℃/min，700℃条件下保温2小时得到产物。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将铈盐溶解在水中，配制成铈盐溶液；
步骤2、在搅拌的条件下，加入乙酰丙酮再加入氨水，形成黄色絮状沉淀；
步骤3、在步骤2中制备得到的黄色絮状沉淀中加入亚铁氰化钾溶液，随后在空气中放置陈化；沉淀经过离心分离去离子水洗涤三次，无水乙醇洗涤三次，烘干得到淡黄色的前驱体；
步骤4、将步骤3制备得到的淡黄色前驱体置于坩埚中，用控温马弗炉进行高温煅烧，自然冷却后得到十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂。
2.根据权利要求1所述的十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中的铈盐溶液浓度为0.02-0.6 mol/L。
3.根据权利要求1所述的十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中的铈盐溶液为硝酸铈水溶液、氯化铈水溶液、硝酸铈铵水溶液、硫酸铈水溶液或乙酸铈水溶液中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法，其特征在于步骤2中的搅拌条件中的温度为20-25℃，转速为180-220 r/min。
5.根据权利要求1所述的十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法，其特征在于，铈盐和乙酰丙酮的摩尔比为1:5-1:10； 铈盐溶液和氨水的体积比为20:1-280:1。
6.根据权利要求1所述的十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法，其特征在于，亚铁氰化钾溶液的浓度为0.5 mol/L，铈盐和亚铁氰化钾的摩尔比为1:5-6:1。
7.根据权利要求1所述的十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤1-3中的反应温度为15-30℃，烘干温度为40-80℃。
8.根据权利要求1所述的十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中的煅烧温度为400-600℃，煅烧时间为1-5小时，升温速率为1-5℃/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111116818.6A CN113769752B (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 一种十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111116818.6A CN113769752B (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 一种十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113769752A CN113769752A (zh) | 2021-12-10 |
| CN113769752B true CN113769752B (zh) | 2023-08-22 |
Family
ID=78852847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111116818.6A Active CN113769752B (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 一种十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113769752B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104759287A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-07-08 | 上海应用技术学院 | 一种铁掺杂的二氧化铈光催化剂及其制备方法 |
| CN107572573A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-01-12 | 贵州大学 | 一种多面体结构的纳米二氧化铈颗粒的制备方法 |
| CN108114722A (zh) * | 2016-11-30 | 2018-06-05 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种负载型Fe基催化剂及其制备和应用 |
| EP3354341A1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-01 | Ustav Fyzikalni Chemie J. Heyrovskeho AV CR, v.v.i | Method of production of perovskite structure catalysts, perovskite structure catalysts and use thereof for high temperature decomposition of n2o |
| CN109665554A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-04-23 | 南昌大学 | 一种调节溶剂配比获得形貌可控微纳米二氧化铈的方法 |
| CN112500579A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-16 | 山西大学 | 一种可磁回收的铈配合物/GO/Fe3O4三元复合物及制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-09-23 CN CN202111116818.6A patent/CN113769752B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104759287A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-07-08 | 上海应用技术学院 | 一种铁掺杂的二氧化铈光催化剂及其制备方法 |
| CN108114722A (zh) * | 2016-11-30 | 2018-06-05 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种负载型Fe基催化剂及其制备和应用 |
| EP3354341A1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-01 | Ustav Fyzikalni Chemie J. Heyrovskeho AV CR, v.v.i | Method of production of perovskite structure catalysts, perovskite structure catalysts and use thereof for high temperature decomposition of n2o |
| CN107572573A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-01-12 | 贵州大学 | 一种多面体结构的纳米二氧化铈颗粒的制备方法 |
| CN109665554A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-04-23 | 南昌大学 | 一种调节溶剂配比获得形貌可控微纳米二氧化铈的方法 |
| CN112500579A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-16 | 山西大学 | 一种可磁回收的铈配合物/GO/Fe3O4三元复合物及制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Crystallization Pathways of Multicomponent Oxide Nanocrystals Critical Role of the Metal Cations Distribution in the Case Study of Metal Ferrites;Epifani, M et al.;《CRYSTAL GROWTH & DESIGN》;第10卷(第12期);第.5176-5181页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113769752A (zh) | 2021-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111960464B (zh) | 一种富含氧空位缺陷的黑色二氧化钛光纳米材料及其制备方法和应用 | |
| CN100554162C (zh) | 一种制备高分散性纳米氧化锌的方法 | |
| CN104190458B (zh) | 一种双元素改性纳米二氧化钛溶胶的低温制备工艺 | |
| CN107098381B (zh) | 特殊形貌的钛酸锌光催化材料的制备方法 | |
| CN107185547B (zh) | 一种C/Fe-FeVO4复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110586160A (zh) | 一种笼状硫化钴/石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法 | |
| CN103084196B (zh) | 钽基分级结构空心纳米光催化材料制备方法及其应用 | |
| CN113877586B (zh) | 一种可控形貌的分级结构铈铁双金属复合氧化物的制备方法及其应用 | |
| CN113600174B (zh) | 一种铋-碳酸氧铋复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111482167A (zh) | 一种小尺寸钒酸铟光催化剂及其制备方法 | |
| CN113713796B (zh) | 一种Ni-NiO/C-TiO2核壳结构纳米棒状材料光催化剂的制备方法 | |
| CN113877514A (zh) | 一种麦穗状分级结构铁酸镧复合氧化物及其制备方法与应用 | |
| CN109133169B (zh) | 一种钒酸铋及其制备方法和应用 | |
| CN113694946A (zh) | 一种核壳结构的Bi2O2CO3@rGO光催化剂及其制备方法及应用 | |
| CN113769752B (zh) | 一种十二面体铁掺杂二氧化铈复合光催化剂的制备方法 | |
| CN110394175B (zh) | 一种模板法制备铜掺杂介孔二氧化钛的方法及应用 | |
| CN111302381A (zh) | 一种磁性氧化铈及其制备方法 | |
| CN115254166B (zh) | 可磁分离的氮掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN114042459B (zh) | 一种类树状软磁性Sr2FeMoO6高效可见光催化剂的制备方法 | |
| CN110227517A (zh) | CuBi2O4/BiPO4p-n型异质结光催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN113262792B (zh) | 一种CoO-CeO2光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113856611B (zh) | 一种磁性十二面体铁酸镧吸附剂及其制备方法 | |
| CN113877585B (zh) | 一种杏仁状分级结构铈铁双金属复合氧化物及其制备方法与应用 | |
| CN108144625B (zh) | 氧化铁纳米针@氧化铋纳米颗粒复合材料及其制备方法 | |
| CN114082396B (zh) | 一种具有磁性的柿饼状铁酸铈/二氧化铈复合吸附剂及其制备方法 |
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 |