CN113976152B - 桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂及其制备和应用 - Google Patents
桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂及其制备和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113976152B CN113976152B CN202111361269.9A CN202111361269A CN113976152B CN 113976152 B CN113976152 B CN 113976152B CN 202111361269 A CN202111361269 A CN 202111361269A CN 113976152 B CN113976152 B CN 113976152B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tio
- heterojunction photocatalyst
- bridging
- preparation
- mixture
- 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
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 claims abstract description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 4
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 abstract description 2
- KUCOHFSKRZZVRO-UHFFFAOYSA-N terephthalaldehyde Chemical compound O=CC1=CC=C(C=O)C=C1 KUCOHFSKRZZVRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 8
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 abstract 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 abstract 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 25
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 21
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 17
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 10
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 9
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 6
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 6
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UMPSXRYVXUPCOS-UHFFFAOYSA-N 2,3-dichlorophenol Chemical compound OC1=CC=CC(Cl)=C1Cl UMPSXRYVXUPCOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 4
- 229910014033 C-OH Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910014570 C—OH Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 125000002485 formyl group Chemical group [H]C(*)=O 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003089 Ti–OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 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
- 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
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/20—Carbon compounds
-
- 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
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- 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
- B01J31/0234—Nitrogen-, phosphorus-, arsenic- or antimony-containing compounds
- B01J31/0235—Nitrogen containing compounds
- B01J31/0241—Imines or enamines
-
- 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
- B01J31/0234—Nitrogen-, phosphorus-, arsenic- or antimony-containing compounds
- B01J31/0271—Nitrogen-, phosphorus-, arsenic- or antimony-containing compounds also containing elements or functional groups covered by B01J31/0201 - B01J31/0231
-
- 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
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
- C02F2101/345—Phenols
-
- 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
- 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
本发明属于催化材料制备、水污染处理技术领域，尤其涉及桥接型TiO2‑mCm/TA/CN异质结光催化剂及其制备和应用，包括：1）TiO2‑mCm和TA混合；2）加热，得TiO2‑mCm/TA；3）将TiO2‑mCm/TA与CN混合；4）加热；5）研磨至粉末状，即得到桥接型TiO2‑mCm/TA/CN异质结光催化剂。本发明的优点是：以石墨相氮化碳（CN）、对苯二甲醛（TA）和C掺杂TiO2（TiO2‑mCm）为前驱体，通过加热处理反应使TiO2‑mCm和CN桥接到TA结构的两端，在两个半导体之间形成了以共价键桥接的高速电子传递通道，加速了电子的传递，在降解有机污染物方面光催化性能具有良好的效果。
Description
技术领域
本发明属于催化材料制备、水污染处理技术领域，具体涉及一种桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂及其制备和应用。
背景技术
工业领域的快速发展给环境领域带来了巨大的压力，实现污染物高效降解和氢能源的开发以及实现CO2的利用是解决上述问题的主要途径。太阳能是清洁、无限的能源，而光催化技术在利用太阳能解决环境问题方面起重大作用。g-C3N4作为一种可见光响应型半导体材料，具有稳定性高、廉价、结构与性能可调控性高等优点，但是g-C3N4存在光生电子-空穴分离效率低等缺陷，导致光催化效率较低。通过构建异质结是提高g-C3N4光催化活性的途径之一，但目前采用g-C3N4与其他半导体的相混合所制得的异质结主要以氢键等方式构建，仍然存在光生电子-空穴分离效率低，异质结不牢固等问题。
发明内容
本发明提供一种以共价键方式连接的桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂及其制备和应用，克服现有技术的不足，通过将异质结前驱体通过加热处理，制备的桥接型TiO2-mCm/TA/g-C3N4异质结光催化剂具有较好的光催化性能、稳定性好，可使其应用在降解有机污染物场合中。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：
技术方案之一：桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将TiO2-mCm和TA在无水乙醇中混合，然后加热直到无水乙醇完全挥发；
2）对步骤1）中的混合物进行加热处理，由室温加热至250～300℃，升温速率为2～5℃/min，保温2~5h后，随炉体冷却至室温，得到TiO2-mCm/TA；
3）将TiO2-mCm/TA与CN在无水乙醇中混合，然后加热使无水乙醇完全挥发；
4）对步骤3）中的混合物进行加热处理，从室温加热至250～300℃，升温速率为2～5℃/min，保温4~6h后，随炉体冷却至室温；
5）将步骤4）得到的产物放置于研钵中研磨至粉末状，即得到桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂。
步骤1）中TiO2-mCm包括m的取值范围为0＜m≤0.3
步骤1）中TiO2-mCm与TA的重量份比为1:1~1:6。
所述步骤1）中TiO2-mCm和TA在无水乙醇中混合搅拌时间为30～120min。
所述步骤1）中的TiO2-mCm和TA混合物在干燥箱中加热至40～60℃。
所述步骤3）中TiO2-mCm/TA与CN的重量份比为1:10~1:100。
所述步骤3）中TiO2-mCm/TA和CN在无水乙醇中混合搅拌时间为30～120min。
所述步骤3）中TiO2-mCm/TA和CN混合物在干燥箱中加热至40～60℃。
技术方案之二：桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂，其特征在于，由上述任意一项制备方法获得，其中TiO2-mCm与CN以共价键桥接到TA中芳香环结构的两端。
技术方案之三：桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂用于分解易被超氧自由基、羟基自由基、空穴氧化还原的有机污染物。
本发明和现有技术相比，具有如下优点和效果:
本发明是将TiO2-mCm、TA、CN按一定的方式加热处理反应构建共价键连接的桥接型异质结光催化剂：通过加热处理反应，将桥接剂的醛基官能团（-HC=O）与TiO2-mCm上的羟基官能团（-OH）反应成键相连接，生成C-O-C键和Ti-O-C键；将桥接剂上的另一个醛基官能团（-HC=O）与CN上的氨基官能团（-NH2）反应成键相连接，生成-C=N-键，进而使TiO2-mCm与CN桥接到TA的芳香环结构的两端，在两个半导体之间形成了以共价键桥接的，这种共价键连接方式更牢固，连接效果更好。
(2)本发明提供桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂的制备方法简单，设备简易，操作方便，成本低廉。
(3)本发明提供的桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂，异质结两端之间共价键的形成，使得电子在TiO2-mCm、CN两个半导体之间的传递快，促使空穴-电子分离效率增加了，因此光催化效果增加，可应用于环保领域，特别是应用于可见光催化降解有机污染物。
附图说明
图1为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例1的X-射线衍射（XRD）图谱；
图2为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例1的X-射线电子（XPS）能谱；
图3为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例1对罗丹明B（RhB）降解效率图；
图4为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例2的XRD谱图；
图5为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例2对RhB降解效率图；
图6为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例3的XRD谱图；
图7为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例3对RhB降解效率图；
图8为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例3对二氯苯酚降解效率图。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本发明桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将0.002g TiO1.8C0.2和0.012g TA（重量比为1:6）在10mL无水乙醇中混合1h，然后在40℃下干燥3h直到无水乙醇完全挥发；
2）对步骤1）中的混合物进行加热处理，由室温加热至250℃，升温速率为2℃/min，保温5h后，随炉体冷却至室温，得到TiO1.8C0.2/TA；
3）将0.01g TiO1.8C0.2/TA与0.2g CN（重量比为1:20）在10mL无水乙醇中混合1h，然后在40℃下干燥3h使无水乙醇完全挥发；
4）对步骤3）中的混合物进行加热处理，从室温加热至250℃，升温速率为2℃/min，保温5h后，随炉体冷却至室温；
5）将步骤4）得到的产物放置于研钵中研磨至粉末状，即得到桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂。
见图1为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例1的X-射线衍射（XRD）图谱。在桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN的XRD谱图中均存在TiO1.8C0.2、CN的特征峰，说明桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN存在TiO1.8C0.2、CN。
见图2为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例1的X-射线电子（XPS）能谱；图2a，2b，2c所示，分别为TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN的C 1s谱图，TiO1.8C0.2的C 1s光谱中主要含有Ti-C、外界环境的C-C/C=C，C-OH、Ti-O-C四个特征峰，见图2a；CN的C 1s光谱中主要含有C-C/C=C、C-NH2、N-C=N、O-C=O四个特征峰，见图2b；桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN中C 1s光谱中主要含有C-C/C=C、C-NH2、C-O-C、N-C=N、Ti-O-C、O-C=O六个特征峰，见图2c，其中Ti-O-C、C-O-C的形成证实了-HC=O与C-OH、Ti-OH反应成键。由于TiO1.8C0.2/中C-OH/Ti-OH与TA中的-HC=O发生了键合反应形成的C-O-C/Ti-O-C的形式连接在TA一端，在CN的-NH2与TA中的-HC=O发生了形成了C=N的形式连接在TA另一端，因此归属于C-NH2的特征峰面积变小也说明了键合反应的发生。
见图3为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例1对罗丹明B（RhB）降解效率图；TiO1.8C0.2/TA/CN的降解效果均高于TiO1.8C0.2、CN，在氙灯照射30分钟罗丹明B降解率可达96.8％。具体操作如下：将20 mg桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂分散在100mL，20mg/L的RhB溶液中，超声5分钟使材料均匀分散，在黑暗中进行30min吸附以达到吸附平衡。将上述溶液采用带有滤光片λ＞420）的300W氙灯进行可见光光催化降解，滤光片距离液面高度为10cm，降解过程伴有磁力搅拌器搅拌，降解40min，每10min取4mL RhB溶液。用紫外分光光度计测定体系在554nm处的吸光度，与TiO1.8C0.2、CN作对比。
实施例
本发明桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将0.005g TiO1.8C0.2和0.005g TA（重量比为1:1）在10mL无水乙醇中混合1h，然后在60℃下干燥3h直到无水乙醇完全挥发；
2）对步骤1）中的混合物进行加热处理，由室温加热至300℃，升温速率为5℃/min，保温2h后，随炉体冷却至室温，得到TiO1.8C0.2/TA；
3）将0.005g TiO1.8C0.2/TA与0.5g CN（重量比为1:100）在20mL无水乙醇中混合1h，然后在60℃下干燥3h使无水乙醇完全挥发；
4）对步骤3）中的混合物进行加热处理，从室温加热至300℃，升温速率为5℃/min，保温2h后，随炉体冷却至室温；
5）将步骤4）得到的产物放置于研钵中研磨至粉末状，即得到桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂。
见图4为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例2的XRD谱图；在桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN的XRD谱图中均存在TiO1.8C0.2、CN的特征峰，说明桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN存在TiO1.8C0.2、CN。
见图5为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例2对RhB降解效率图；TiO1.8C0.2/TA/CN的降解效果均高于TiO1.8C0.2、CN，在氙灯照射30分钟罗丹明B降解率可达98.4％。具体操作如下：将20 mg桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂分散在100mL，20mg/L的RhB溶液中，超声5分钟使材料均匀分散，在黑暗中进行30min吸附以达到吸附平衡。将上述溶液采用带有滤光片λ＞420）的300W氙灯进行可见光光催化降解，滤光片距离液面高度为10cm，降解过程伴有磁力搅拌器搅拌，降解40min，每10min取4mLRhB溶液。用紫外分光光度计测定体系在554nm处的吸光度。与TiO1.8C0.2、CN作对比。
实施例
本发明桥接型TiO1.5C0.5/TA/CN异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将0.002g TiO1.5C0.5和0.012g TA（重量比为1:6）在10mL无水乙醇中混合1h，然后在40℃下干燥3h直到无水乙醇完全挥发；
2）对步骤1）中的混合物进行加热处理，由室温加热至250℃，升温速率为2℃/min，保温5h后，随炉体冷却至室温，得到TiO1.5C0.5/TA；
3）将0.01g TiO1.5C0.5/TA与0.1g CN（重量比为1:10）在10mL无水乙醇中混合1h，然后在40℃下干燥3h使无水乙醇完全挥发；
4）对步骤3）中的混合物进行加热处理，从室温加热至250℃，升温速率为2℃/min，保温5h后，随炉体冷却至室温；
5）将步骤4）得到的产物放置于研钵中研磨至粉末状，即得到桥接型TiO1.5C0.5/TA/CN异质结光催化剂。
见图6为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例3的XRD谱图；在桥接型TiO1.5C0.5/TA/CN的XRD谱图中均存在TiO1.5C0.5、CN的特征峰，说明桥接型TiO1.5C0.5/TA/CN存在TiO1.5C0.5、CN。
见图7为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例3对RhB降解效率图；TiO1.5C0.5/TA/CN的降解效果均高于TiO1.5C0.5、CN，在氙灯照射30分钟罗丹明B降解率可达99.4％。具体操作如下：将20 mg桥接型TiO1.5C0.5/TA/CN异质结光催化剂分散在100mL，20mg/L的RhB溶液中，超声5分钟使材料均匀分散，在黑暗中进行30min吸附以达到吸附平衡。将上述溶液采用带有滤光片λ＞420）的300W氙灯进行可见光光催化降解，滤光片距离液面高度为10cm，降解过程伴有磁力搅拌器搅拌，降解40min，每10min取4mLRhB溶液。用紫外分光光度计测定体系在554nm处的吸光度，与TiO1.5C0.5、CN作对比。
见图8为本发明桥接型TiO1.8C0.2、CN、桥接型TiO1.8C0.2/TA/CN异质结光催化剂实施例3对二氯苯酚降解效率图。TiO1.5C0.5/TA/CN的降解效果均高于TiO1.5C0.5、CN，在光照3h去除率最高可达90.6％。具体操作如下：将0.5g桥接型TiO1.5C0.5/TA/CN异质结光催化剂分散在100mL，100mg/L的二氯苯酚溶液中，超声五分钟使材料均匀分散，在黑暗中进行30min吸附以达到吸附平衡。将上述溶液采用带有滤光片λ＞420）的300W氙灯进行可见光光催化降解，滤光片距离液面高度为10cm，降解过程伴有磁力搅拌器搅拌，降解3h，每30min取4mL二氯苯酚溶液。用紫外分光光度计测定体系在285nm处的吸光度，与TiO1.5C0.5、CN作对比。
Claims (10)
1.桥接型TiO2-mCm/TA/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将TiO2-mCm和TA在无水乙醇中混合，然后加热直到无水乙醇完全挥发；
2）对步骤1）中的混合物进行加热处理，由室温加热至250～300℃，升温速率为2～5℃/min，保温2~5h后，随炉体冷却至室温，得到TiO2-mCm/TA；
3）将TiO2-mCm/TA与g-C3N4在无水乙醇中混合，然后加热使无水乙醇完全挥发；
4）对步骤3）中的混合物进行加热处理，从室温加热至250～300℃，升温速率为2～5℃/min，保温4~6h后，随炉体冷却至室温；
5）将步骤4）得到的产物放置于研钵中研磨至粉末状，即得到桥接型TiO2-mCm/TA/g-C3N4异质结光催化剂。
2.根据权利要求1所述桥接型TiO2-mCm/TA/g-C3N4异质结光催化剂制备方法，其特征在于，步骤1）中TiO2-mCm中的m取值范围为0＜m≤0.3。
3.根据权利要求1所述桥接型TiO2-mCm/TA/g-C3N4异质结光催化剂制备方法，其特征在于，步骤1）中TiO2-mCm与TA的重量份比为1:1~1:6。
4.根据权利要求1所述桥接型TiO2-mCm/TA/g-C3N4异质结光催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤1）中TiO2-mCm和TA在无水乙醇中混合搅拌时间30～120min。
5.根据权利要求1所述桥接型TiO2-mCm/TA/g-C3N4异质结光催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤1）中的TiO2-mCm和TA混合物在干燥箱中加热至40～60℃。
6.根据权利要求1所述桥接型TiO2-mCm/TA/g-C3N4异质结光催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤3）中TiO2-mCm/TA与g-C3N4的重量份比为1:10~1:100。
7.根据权利要求1所述桥接型TiO2-mCm/TA/g-C3N4异质结光催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤3）中TiO2-mCm/TA和g-C3N4在无水乙醇中混合搅拌的时间为30～120min。
8.根据权利要求1所述桥接型TiO2-mCm/TA/g-C3N4异质结光催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤3）中TiO2-mCm/TA和g-C3N4混合物在干燥箱中加热至40～60℃。
9.桥接型TiO2-mCm/TA/g-C3N4异质结光催化剂，其特征在于，由上述权利要求1～8任意一项制备方法获得，其中TiO2-mCm与g-C3N4以共价键桥接到TA中芳香环结构的两端。
10.一种权利要求9所述的桥接型TiO2-mCm/TA/g-C3N4异质结光催化剂的应用，其特征在于：在环保领域，桥接型TiO2-mCm/TA/g-C3N4异质结光催化剂用于分解易被超氧自由基、羟基自由基、空穴氧化还原的有机污染物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111361269.9A CN113976152B (zh) | 2021-11-17 | 2021-11-17 | 桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂及其制备和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111361269.9A CN113976152B (zh) | 2021-11-17 | 2021-11-17 | 桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂及其制备和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113976152A CN113976152A (zh) | 2022-01-28 |
| CN113976152B true CN113976152B (zh) | 2023-04-14 |
Family
ID=79749040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111361269.9A Active CN113976152B (zh) | 2021-11-17 | 2021-11-17 | 桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂及其制备和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113976152B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107308974A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-11-03 | 江苏理工学院 | 一种g‑C3N4‑TiO2异质结光催化剂及其制备方法 |
| WO2018037321A1 (en) * | 2016-08-22 | 2018-03-01 | Sabic Global Technologies B.V. | Synthesis of a mesoporous three dimensional carbon nitride derived from cyanamide and its use in the knoevenagel reaction |
| CN110227550A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-13 | 河南科技学院 | 一种卟啉cof与氮化碳复合材料的制备方法及在光催化降解有机染料方面的应用 |
| CN112007632A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-01 | 合肥工业大学 | 一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法 |
| CN112973753A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-18 | 中国人民解放军火箭军工程大学 | 一种z型异质结气凝胶型光催化材料的制备方法及其应用 |
| CN113512163A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-10-19 | 东华大学 | 亚胺型COF及其承载的TiO2基异质结光催化剂的制备和应用 |
-
2021
- 2021-11-17 CN CN202111361269.9A patent/CN113976152B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018037321A1 (en) * | 2016-08-22 | 2018-03-01 | Sabic Global Technologies B.V. | Synthesis of a mesoporous three dimensional carbon nitride derived from cyanamide and its use in the knoevenagel reaction |
| CN107308974A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-11-03 | 江苏理工学院 | 一种g‑C3N4‑TiO2异质结光催化剂及其制备方法 |
| CN110227550A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-13 | 河南科技学院 | 一种卟啉cof与氮化碳复合材料的制备方法及在光催化降解有机染料方面的应用 |
| CN112007632A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-01 | 合肥工业大学 | 一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法 |
| CN112973753A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-18 | 中国人民解放军火箭军工程大学 | 一种z型异质结气凝胶型光催化材料的制备方法及其应用 |
| CN113512163A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-10-19 | 东华大学 | 亚胺型COF及其承载的TiO2基异质结光催化剂的制备和应用 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Huang Xiubing 等.A sustainable method toward melamine-based conjugated polymer semiconductors for efficient photocatalytic hydrogen production under visible light.《GREEN CHEMISTRY》.2018,第20卷(第3期),第664-670页. * |
| Sun Liqun 等.Synthesis of Si O-Bridged g-C3N4/WO3 2D-Heterojunctional Nanocomposites as Efficient Photocatalysts for Aerobic Alcohol Oxidation and Mechanism Insight.《ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING》.2019,第7卷(第11期),第9916-9927页. * |
| Zhang Ru 等.Mesoporous TiO2/g-C3N4 composites with O-Ti-N bridge for improved visible-light photodegradation of enrofloxacin.《SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT》.2020,第724卷1-9页. * |
| 刘翀 等.高光催化活性的磷氧桥连TiO2/g-C3N4纳米复合体的合成.《催化学报》.2017,第38卷(第6期),第1072-1078页. * |
| 王玉莹 等.对苯二甲醛掺杂石墨相氮化碳异质结光催化剂降解罗丹明B研究.《辽宁科技大学学报》.2022,第45卷(第5期),第393-400页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113976152A (zh) | 2022-01-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112169819B (zh) | 一种g-C3N4/(101)-(001)-TiO2复合材料的制备方法和应用 | |
| CN108514887B (zh) | 一种空心纳米颗粒二氧化钛/黑磷烯光热催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN105964236A (zh) | 一种石墨烯/二氧化钛光催化剂的制备方法 | |
| CN111453804A (zh) | 一种铁掺杂类石墨相氮化碳/石墨烯多功能纳米复合材料的制备方法 | |
| CN110152670B (zh) | 一种Co3O4/CuO高效光热催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN107983387A (zh) | 一种氮化碳/硒酸铋复合材料的制备方法与应用 | |
| CN110639594B (zh) | 一种纳米二氧化钛/石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法 | |
| CN103861630A (zh) | 一种共聚合改性的石墨相氮化碳空心球可见光催化剂 | |
| CN113275026A (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 | |
| CN106391014A (zh) | 二氧化钛/氧化铜复合氧化物纳米材料的制备方法 | |
| CN115007182A (zh) | 一种钾氧共掺杂石墨相氮化碳光催化剂的制备方法 | |
| CN111905713A (zh) | 一种钒掺杂TiO2/还原石墨烯复合纳米光催化剂的制备方法 | |
| CN115228503A (zh) | 一种臭氧催化氧化水处理用氮化碳基铜材料的制备方法 | |
| CN111822029A (zh) | Bi4V2O11/g-C3N4异质结光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN109201029B (zh) | 一种高效多孔复合光催化材料的制备方法 | |
| CN111437866A (zh) | 一种双缺陷异质结光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113101980A (zh) | 一种具有可见光催化活性的TiO2/UiO-66复合材料的制备方法和应用 | |
| CN113134378A (zh) | 一种W18O49/g-C3N4/RGO半导体光催化剂制备方法 | |
| CN113976152B (zh) | 桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂及其制备和应用 | |
| CN104475159B (zh) | 1‑3代芳醚树枝状酞菁配合物负载SiO2可见光光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN111151238B (zh) | 一种钒酸铋异质结BiVO4/Bi25VO40材料及其制备方法和应用 | |
| CN115430451B (zh) | 铁钛共掺杂的多孔石墨相氮化碳光芬顿催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108404948B (zh) | 一种(BiO)2CO3-BiO2-x复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110404572A (zh) | 一种二氧化钛与氮化碳复合的异质结光催化剂的制备方法 | |
| CN112661192B (zh) | 锰酸镧/四氧化三钴的合成及全光谱下对甲苯的净化处理 |
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 |