CN114011404B - 可见光响应三硫化二锑和Pd掺杂碳酸氧铋三元光催化剂的制备方法及应用 - Google Patents
可见光响应三硫化二锑和Pd掺杂碳酸氧铋三元光催化剂的制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114011404B CN114011404B CN202111479220.3A CN202111479220A CN114011404B CN 114011404 B CN114011404 B CN 114011404B CN 202111479220 A CN202111479220 A CN 202111479220A CN 114011404 B CN114011404 B CN 114011404B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bio
- solution
- visible light
- light response
- 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
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 230000004298 light response Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229940007424 antimony trisulfide Drugs 0.000 title abstract description 8
- NVWBARWTDVQPJD-UHFFFAOYSA-N antimony(3+);trisulfide Chemical compound [S-2].[S-2].[S-2].[Sb+3].[Sb+3] NVWBARWTDVQPJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 8
- 229910000014 Bismuth subcarbonate Inorganic materials 0.000 title abstract description 7
- MGLUJXPJRXTKJM-UHFFFAOYSA-L bismuth subcarbonate Chemical compound O=[Bi]OC(=O)O[Bi]=O MGLUJXPJRXTKJM-UHFFFAOYSA-L 0.000 title abstract description 7
- 229940036358 bismuth subcarbonate Drugs 0.000 title abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 101150003085 Pdcl gene Proteins 0.000 claims abstract description 19
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 14
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 11
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 10
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- DAMJCWMGELCIMI-UHFFFAOYSA-N benzyl n-(2-oxopyrrolidin-3-yl)carbamate Chemical compound C=1C=CC=CC=1COC(=O)NC1CCNC1=O DAMJCWMGELCIMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 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 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 6
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- GACUIHAEKGVEIC-UHFFFAOYSA-L [Bi+2]=O.C([O-])([O-])=O Chemical compound [Bi+2]=O.C([O-])([O-])=O GACUIHAEKGVEIC-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 2
- 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 18
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 18
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 15
- 239000011206 ternary composite Substances 0.000 description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 10
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 9
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 5
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 3
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 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 description 1
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 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
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/44—Palladium
-
- 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
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/04—Sulfides
-
- 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
- B01J27/232—Carbonates
-
- 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
- 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)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于光催化剂技术领域，公开了一种可见光响应三硫化二锑和Pd掺杂碳酸氧铋三元光催化剂的制备方法，首先通过水热法制备Sb2S3，然后将其加入制备片状(BiO)2CO3的前驱液中原位水热合成(BiO)2CO3@Sb2S3混合物，接着将(BiO)2CO3@Sb2S3混合物超声分散于去离子水，加入碳酸钠调节溶液pH，再在一定的温度下依次加入H2PdCl4、NaBH4溶液，即可得到目标产物可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂。本发明充分发挥碳酸氧铋、三硫化二锑和钯之间的协同作用，通过引入能利用可见光波段的三硫化二锑增强碳酸氧铋的可见光响应，减少贵金属的使用。
Description
技术领域
本发明属于无机纳米复合材料制备领域，涉及一种可见光响应三硫化二锑和Pd掺杂碳酸氧铋三元光催化剂的制备方法及应用。
背景技术
有机染料废水污染是当前环境领域面临的重大挑战。由于碳酸氧铋((BiO)2CO3)独特的电子结构、良好吸附性能和光催化氧化还原方面的性能，所以在降解有机染料等方面具有很大的发展前景和重要的研究价值。然而，纯(BiO)2CO3材料的带宽为3.1～3.5eV，导致其无法利用丰富的可见光。因而，研究者通过掺杂贵金属来提高(BiO)2CO3的可见光光催化性能。例如，专利CN112138693A公开了一种花状Au/(BiO)2CO3/Bi2O3光催化剂的制备方法，其在可见光下具有很好的光催化活性。Tian等人在(BiO)2CO3光催化剂中引入贵金属Ag来提高其光催化活性。结果表明，当AgCl与(BiO)2CO3质量比为1：4时，催化活性最高，180min对亚甲基蓝的降解可达89％(田玲,吴汉,福蒋玲.化工管理.2020,32:51-52)。上述研究通过在(BiO)2CO3中引入Au、Ag等贵金属提高了催化剂的活性，但是贵金属的使用在一定程度上增加了光催化剂的成本，限制了其进一步应用。为了克服现有技术中的不足，本发明提出了一种可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂的制备方法，能够利用Sb2S3、Pd、(BiO)2CO3之间的协同作用，将其催化活性拓展到可见光波段，同时Sb2S3的引入能减少贵金属Pd的使用。该技术方法简单、成本低廉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法简单、成本低廉的方法制备可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂，通过引入能利用可见光波段的Sb2S3增强(BiO)2CO3的可见光响应同时减少贵金属Pd的使用，降低催化剂成本。
本发明目的是这样实现的：一种可见光响应三硫化二锑和Pd掺杂碳酸氧铋三元光催化剂的制备方法，首先通过水热法制备Sb2S3，然后将其加入制备片状(BiO)2CO3的前驱液中原位水热合成(BiO)2CO3@Sb2S3混合物，接着将(BiO)2CO3@Sb2S3混合物超声分散于去离子水，加入碳酸钠调节溶液pH，再在一定的温度下依次加入H2PdCl4、NaBH4溶液，即可得到目标产物可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂，其中Pd的质量为(BiO)2CO3质量的1-5％，Sb2S3的质量为(BiO)2CO3质量的1-5％。
进一步优选，所述Sb2S3的制备过程为：将三氯化锑完全溶于去离子水，接着加入Na2S2O3·5H2O继续搅拌，溶液逐渐由浅黄色变成橙黄色，然后将溶液转移至反应釜中反应，冷却、过滤，经水洗、醇洗后真空干燥即可得到Sb2S3粉末。
进一步优选，所述(BiO)2CO3@Sb2S3混合物的合成过程为：取一定量的五水合硝酸铋、稀硝酸，经超声分散后得到透明溶液，再加入柠檬酸，搅拌后得澄清透明溶液，然后不断搅拌并按需调节pH，再向其加入去离子水定容，搅拌后向溶液中加入一定量的Sb2S3，继续搅拌后放入反应釜中反应一段时间，冷却、过滤，经水洗、醇洗后，真空干燥得到片状(BiO)2CO3@Sb2S3混合物。
进一步优选，Sb2S3的质量为0.0038-0.0192g。
进一步优选，合成片状(BiO)2CO3@Sb2S3混合物的反应温度为200℃。
进一步优选，取片状(BiO)2CO3@Sb2S3混合物加入去离子水超声分散，并加入碳酸钠溶液并按需调节溶液的pH，然后向锥形瓶中加入一定体积的H2PdCl4溶液反应，同时加入一定体积的NaBH4溶液将H2PdCl4还原为Pd，待溶液冷却后，经水洗、醇洗、真空干燥得到(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd混合物。
进一步优选，H2PdCl4的浓度为50mmol/L，体积为0.8-4mL。
进一步优选，NaBH4的浓度为300mmol/L，体积为0.8-4mL。
进一步优选，加入H2PdCl4溶液后，35℃恒温反应3h后再将溶液升温至95℃，同时加入NaBH4溶液，并在95℃下保温30min。
一种可见光响应三硫化二锑和Pd掺杂碳酸氧铋三元光催化剂的应用，在可见光照射下用于对染料废水进行降解。
本发明的有益效果：充分发挥(BiO)2CO3、Sb2S3和Pd之间的协同作用，制备一种方法简单、成本低廉的三元催化剂，同时通过引入能利用可见光波段的Sb2S3增强(BiO)2CO3的可见光响应，减少贵金属Pd的使用并降低催化剂成本。
附图说明
图1为不同放大倍数下(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd的TEM图。
图2为(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd的SEM图。
图3为(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd的X-射线能谱分析。
图4-10为(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd的X-射线能谱mapping分析。
图11为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于如下的实施例。
本发明涉及一种可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂的制备方法，具体步骤如下：
步骤1：将0.57g三氯化锑溶于60mL去离子水中，并搅拌15min后变成乳白色溶液，接着加入1.24gNa2S2O3·5H2O继续搅拌30min，溶液逐渐由浅黄色变成橙黄色，然后将溶液转移至反应釜中180℃反应24h，冷却、过滤，经水洗、醇洗各3次后，放入80℃真空烘箱中干燥6h得到Sb2S3粉末。
步骤2：取0.72g五水合硝酸铋于50mL烧杯中，加入5mL稀硝酸(5mol/L)，经超声分散后得到透明溶液，再向溶液中加入0.21g柠檬酸，搅拌10min后得一澄清透明溶液，然后不断搅拌并调节pH至7-8，再向其加入去离子水至溶液体积为50mL，搅拌10min后向溶液中加入一定量的Sb2S3，继续搅拌1h后放入反应釜中200℃反应24h，冷却、过滤，经水洗、醇洗各3次后，放入50℃真空烘箱中干燥5h得到片状(BiO)2CO3@Sb2S3混合物。
步骤3：取0.39g片状(BiO)2CO3@Sb2S3混合物于250mL锥形瓶中，向其中加入250mL去离子水，超声分散1小时后，向其中加入碳酸钠溶液并调节溶液的pH至9-10，然后向锥形瓶中加入一定体积的H2PdCl4(50mmol/L)溶液，35℃恒温反应3h后将溶液升温至95℃，同时加入一定体积的NaBH4溶液，并在95℃下保温30min，待溶液冷却后，经水洗、醇洗各3次后，放入真空烘箱中干燥，得到(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd混合物。
(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd混合物模拟废水处理试验：
在常温常压下，配置80mL浓度为2*10-5mol/L的罗丹明B模拟废水试剂，加入0.08g的(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元复合光催化剂，在自制光催化反应器中先暗反应曝气120min，待吸附平衡后打开300W氙灯(用滤光片滤掉420nm以下的紫外和近紫外光)光反应曝气180min，每隔60min取上清液4mL使用10000r/min的高速离心机离心5min，分层后取上清液在紫外-可见光分光光度计于553nm处测定吸光度，并计算罗丹明B的降解效率。
实施例1
步骤1：将0.57g三氯化锑溶于60mL去离子水中，并搅拌15min后变成乳白色溶液，接着加入1.24gNa2S2O3·5H2O继续搅拌30min，溶液逐渐由浅黄色变成橙黄色，然后将溶液转移至反应釜中180℃反应24h，冷却、过滤，经水洗、醇洗各3次后，放入80℃真空烘箱中干燥6h得到Sb2S3粉末。
步骤2：取0.72g五水合硝酸铋于50mL烧杯中，加入5mL稀硝酸(5mol/L)，经超声分散后得到透明溶液，再向溶液中加入0.21g柠檬酸，搅拌10min后得一澄清透明溶液，然后不断搅拌并调节pH至7-8，再向其加入去离子水至溶液体积为50mL，搅拌10min后向溶液中加入0.0038g的Sb2S3，继续搅拌1h后放入反应釜中200℃反应24h，冷却、过滤，经水洗、醇洗各3次后，放入50℃真空烘箱中干燥5h得到片状(BiO)2CO3@Sb2S3混合物。
步骤3：取0.39g片状(BiO)2CO3@Sb2S3混合物于250mL锥形瓶中，向其中加入250mL去离子水，超声分散1小时后，向其中加入碳酸钠溶液并调节溶液的pH至9-10，然后向锥形瓶中加入4mL的H2PdCl4(50mmol/L)溶液，35℃恒温反应3h后将溶液升温至95℃，同时加入4mL的NaBH4(300mmol/L)溶液，并在95℃下保温30min，待溶液冷却后，经水洗、醇洗各3次后，放入真空烘箱中干燥，得到(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd混合物。
在常温常压下，配置80mL浓度为2*10-5mol/L的罗丹明B模拟废水试剂，加入0.08g的(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元复合光催化剂，在自制光催化反应器中先暗反应曝气120min，待吸附平衡后打开300W氙灯(用滤光片滤掉420nm以下的紫外和近紫外光)光反应曝气180min，每隔60min取上清液4mL使用10000r/min的高速离心机离心5min，分层后取上清液在紫外-可见光分光光度计于553nm处测定吸光度，并计算罗丹明B的降解效率。
实施例2
与实施例1相比，不同之处在于步骤2中加入0.0115g的Sb2S3。
实施例3
与实施例1相比，不同之处在于步骤2中加入0.0192g的Sb2S3。
实施例4
与实施例1相比，不同之处在于步骤3中加入2.4mL的H2PdCl4(50mmol/L)溶液和2.4mL的NaBH4(300mmol/L)溶液。
实施例5
与实施例2相比，不同之处在于步骤3中加入2.4mL的H2PdCl4(50mmol/L)溶液和2.4mL的NaBH4(300mmol/L)溶液。
实施例6
与实施例3相比，不同之处在于步骤3中加入2.4mL的H2PdCl4(50mmol/L)溶液和2.4mL的NaBH4(300mmol/L)溶液。
实施例7
与实施例1相比，不同之处在于步骤3中加入0.8mL的H2PdCl4(50mmol/L)溶液和0.8mL的NaBH4(300mmol/L)溶液。
实施例8
与实施例2相比，不同之处在于步骤3中加入0.8mL的H2PdCl4(50mmol/L)溶液和0.8mL的NaBH4(300mmol/L)溶液。
实施例9
与实施例3相比，不同之处在于步骤3中加入0.8mL的H2PdCl4(50mmol/L)溶液和0.8mL的NaBH4(300mmol/L)溶液。
对比例1
将0.57g三氯化锑溶于60mL去离子水中，并搅拌15min后变成乳白色溶液，接着加入1.24g Na2S2O3·5H2O继续搅拌30min，溶液逐渐由浅黄色变成橙黄色，然后将溶液转移至反应釜中180℃反应24h，冷却、过滤，经水洗、醇洗各3次后，放入80℃真空烘箱中干燥6h得到Sb2S3粉末。
在常温常压下，配置80mL浓度为2*10-5mol/L的罗丹明B模拟废水试剂，加入0.08g的Sb2S3光催化剂，在自制光催化反应器中先暗反应曝气120min，待吸附平衡后打开300W氙灯(用滤光片滤掉420nm以下的紫外和近紫外光)光反应曝气180min，每隔60min取上清液4mL使用10000r/min的高速离心机离心5min，分层后取上清液在紫外-可见光分光光度计于553nm处测定吸光度，并计算罗丹明B的降解效率。
对比例2
取0.72g五水合硝酸铋于50mL烧杯中，加入5mL稀硝酸(5mol/L)，经超声分散后得到透明溶液，再向溶液中加入0.21g柠檬酸，搅拌10min后得一澄清透明溶液，然后不断搅拌并调节pH至7-8，再向其加入去离子水至溶液体积为50mL，搅拌10min后放入反应釜中200℃反应24h，冷却、过滤，经水洗、醇洗各3次后，放入50℃真空烘箱中干燥5h得到片状(BiO)2CO3。
在常温常压下，配置80mL浓度为2*10-5mol/L的罗丹明B模拟废水试剂，加入0.08g的片状(BiO)2CO3光催化剂，在自制光催化反应器中先暗反应曝气120min，待吸附平衡后打开300W氙灯(用滤光片滤掉420nm以下的紫外和近紫外光)光反应曝气180min，每隔60min取上清液4mL使用10000r/min的高速离心机离心5min，分层后取上清液在紫外-可见光分光光度计于553nm处测定吸光度，并计算罗丹明B的降解效率。
对比例3
将0.57g三氯化锑溶于60mL去离子水中，并搅拌15min后变成乳白色溶液，接着加入1.24g Na2S2O3·5H2O继续搅拌30min，溶液逐渐由浅黄色变成橙黄色，然后将溶液转移至反应釜中180℃反应24h，冷却、过滤，经水洗、醇洗各3次后，放入80℃真空烘箱中干燥6h得到Sb2S3粉末。
取0.72g五水合硝酸铋于50mL烧杯中，加入5mL稀硝酸(5mol/L)，经超声分散后得到透明溶液，再向溶液中加入0.21g柠檬酸，搅拌10min后得一澄清透明溶液，然后不断搅拌并调节pH至7-8，再向其加入去离子水至溶液体积为50mL，搅拌10min后向溶液中加入0.0038g的Sb2S3，继续搅拌1h后放入反应釜中200℃反应24h，冷却、过滤，经水洗、醇洗各3次后，放入50℃真空烘箱中干燥5h得到片状(BiO)2CO3@Sb2S3混合物。
在常温常压下，配置80mL浓度为2*10-5mol/L的罗丹明B模拟废水试剂，加入0.08g的(BiO)2CO3@Sb2S3复合光催化剂，在自制光催化反应器中先暗反应曝气120min，待吸附平衡后打开300W氙灯(用滤光片滤掉420nm以下的紫外和近紫外光)光反应曝气180min，每隔60min取上清液4mL使用10000r/min的高速离心机离心5min，分层后取上清液在紫外-可见光分光光度计于553nm处测定吸光度，并计算罗丹明B的降解效率。
对比例4
与对比例3相比，不同之处在于步骤2中加入0.0115g的Sb2S3。
对比例5
与对比例3相比，不同之处在于步骤2中加入0.0192g的Sb2S3。
对实施例所得的(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元复合光催化剂形貌进行分析：
图1为实施例6所得的不同放大倍数下的(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元复合光催化剂的TEM图。图2、图3和图4依次为实施例6所得的(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元复合光催化剂的表面SEM图、X-射线能谱分析以及X-射线能谱mapping分析。由图1-4可知，实验中成功合成了(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元复合光催化剂。由图2表面SEM可知，(BiO)2CO3为片状结构。由X-射线能谱mapping分析的特征元素(Bi、O、C、Sb、S、Pd)可知，所制备的系列三元复合光催化剂为(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd。
对实施例1-9、对比例1-5进行结果分析：
表1为实施例1-9、对比例1-5对罗丹明B模拟废水的降解(3h)，并计算了相应的降解率，表1中的质量分数均为以(BiO)2CO3为基准，掺杂物与(BiO)2CO3比较的百分数。由对比例1、对比例2结果可知，(BiO)2CO3与Sb2S3在可见光对2*10-5mol/L的罗丹明B模拟废水的降解率(3h)比较低，分别为22.06％和10.62％，它们的光响应主要集中在紫外区以及近紫外区。由对比例2-5结果可知，将(BiO)2CO3与Sb2S3结合能提高复合光催化剂的可见光响应。随着Sb2S3掺杂比例继续增加，(BiO)2CO3@Sb2S3复合光催化剂对罗丹明B模拟废水的降解率呈现先增大后减小的趋势，其中，对比例3中其对罗丹明B模拟废水的降解效果最佳(49.73％)，这就为进一步制备系列三元复合光催化剂提供了先决条件。
表1、各催化剂降解效果
结合对比例3、实施例1、实施例4、实施例7实验结果，在(BiO)2CO3@Sb2S3(1％)复合光催化剂基础上进一步掺入一定量的Pd构建的(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元复合光催化剂对罗丹明B模拟废水的降解效果明显增强；同样地，结合对比例4、实施例2、实施例5、实施例8实验结果，所构建的三元复合光催化剂对罗丹明B模拟废水的降解效果也明显增强；结合对比例5、实施例3、实施例6、实施例9实验结果，也得到了类似结果。
此外，结合实施例1-3、实施例4-6、实施例7-9实验结果，对于(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元复合光催化剂，固定Pd的掺入量同时增加Sb2S3掺入量，三元复合光催化剂对罗丹明B模拟废水的降解效果明显增强。更为重要的是，随着Sb2S3掺入量的增加可以大大降低Pd的使用，这也有效降低了复合光催化剂的成本，相应结果如实施例4-6所示。
综合上述结果，在(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元复合光催化剂体系，可以利用Sb2S3、Pd、(BiO)2CO3之间的协同作用，将(BiO)2CO3的催化活性拓展到可见光波段，同时Sb2S3的引入能有效减少贵金属Pd的使用。该技术方法简单、成本低廉。以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明保护范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的技术方案的变形与改进，均应计入本发明权利要求书的保护范围内。
Claims (8)
1.一种可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂的制备方法，其特征在于，首先通过水热法制备Sb2S3，然后将其加入制备片状(BiO)2CO3的前驱液中原位水热合成(BiO)2CO3@Sb2S3混合物，接着将(BiO)2CO3@Sb2S3混合物超声分散于去离子水，加入碳酸钠调节溶液pH，再在一定的温度下依次加入H2PdCl4、NaBH4溶液，即得到目标产物可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂，其中Pd的质量为(BiO)2CO3质量的1-5%，Sb2S3的质量为(BiO)2CO3质量的1-5%；
所述Sb2S3的制备过程为：将三氯化锑完全溶于去离子水，接着加入Na2S2O3•5H2O继续搅拌，溶液逐渐由浅黄色变成橙黄色，然后将溶液转移至反应釜中反应，冷却、过滤，经水洗、醇洗后真空干燥即可得到Sb2S3粉末；
所述(BiO)2CO3@Sb2S3混合物的合成过程为：取一定量的五水合硝酸铋、稀硝酸，经超声分散后得到透明溶液，再加入柠檬酸，搅拌后得澄清透明溶液，然后不断搅拌并按需调节pH，再向其加入去离子水定容，搅拌后向溶液中加入一定量的Sb2S3，继续搅拌后放入反应釜中反应一段时间，冷却、过滤，经水洗、醇洗后，真空干燥得到片状(BiO)2CO3@Sb2S3混合物。
2.如权利要求1所述的可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂的制备方法，其特征在于，Sb2S3的质量为0.0038-0.0192 g。
3.如权利要求1所述的可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂的制备方法，其特征在于，合成片状(BiO)2CO3@Sb2S3混合物的反应温度为200℃。
4.如权利要求1所述的可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂的制备方法，其特征在于，取片状(BiO)2CO3@Sb2S3混合物加入去离子水超声分散，并加入碳酸钠溶液并按需调节溶液的pH，然后向锥形瓶中加入一定体积的H2PdCl4溶液反应，同时加入一定体积的NaBH4溶液将H2PdCl4还原为Pd，待溶液冷却后，经水洗、醇洗、真空干燥得到(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd混合物。
5.如权利要求4所述的可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂的制备方法，其特征在于，H2PdCl4的浓度为50 mmol/L，体积为0.8-4 mL。
6.如权利要求4所述的可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂的制备方法，其特征在于，NaBH4的浓度为300 mmol/L，体积为0.8-4 mL。
7.如权利要求4所述的可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂的制备方法，其特征在于，加入H2PdCl4溶液后，35℃恒温反应3h后再将溶液升温至95℃，同时加入NaBH4溶液，并在95 ℃下保温30 min。
8.一种权利要求1-7任意一项所述可见光响应(BiO)2CO3@Sb2S3@Pd三元光催化剂的应用，其特征在于，在可见光照射下用于对染料废水进行降解。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111479220.3A CN114011404B (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 可见光响应三硫化二锑和Pd掺杂碳酸氧铋三元光催化剂的制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111479220.3A CN114011404B (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 可见光响应三硫化二锑和Pd掺杂碳酸氧铋三元光催化剂的制备方法及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114011404A CN114011404A (zh) | 2022-02-08 |
| CN114011404B true CN114011404B (zh) | 2023-08-11 |
Family
ID=80067841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111479220.3A Active CN114011404B (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 可见光响应三硫化二锑和Pd掺杂碳酸氧铋三元光催化剂的制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114011404B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103586062A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-02-19 | 阜阳师范学院 | 一种治理污染的碳酸氧铋光催化剂的制备方法 |
| CN105728008A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-07-06 | 武汉轻工大学 | 一种制备AgCl/Bi2O2CO3复合光催化材料的方法及其产品 |
| CN105817244A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-03 | 浙江工商大学 | 一种AgI/β-Bi2O3-Bi2O2CO3光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN107089681A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-08-25 | 武汉理工大学 | 半导体硫化锑纳米晶及其制备方法和光催化产氢性能测试方法 |
| CN111450859A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-07-28 | 重庆工商大学 | 一种La掺杂(BiO)2CO3光催化剂及其制备方法 |
-
2021
- 2021-12-03 CN CN202111479220.3A patent/CN114011404B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103586062A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-02-19 | 阜阳师范学院 | 一种治理污染的碳酸氧铋光催化剂的制备方法 |
| CN105728008A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-07-06 | 武汉轻工大学 | 一种制备AgCl/Bi2O2CO3复合光催化材料的方法及其产品 |
| CN105817244A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-03 | 浙江工商大学 | 一种AgI/β-Bi2O3-Bi2O2CO3光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN107089681A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-08-25 | 武汉理工大学 | 半导体硫化锑纳米晶及其制备方法和光催化产氢性能测试方法 |
| CN111450859A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-07-28 | 重庆工商大学 | 一种La掺杂(BiO)2CO3光催化剂及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114011404A (zh) | 2022-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xiao et al. | Ordered mesoporous CeO2/ZnO composite with photodegradation concomitant photocatalytic hydrogen production performance | |
| CN112604690B (zh) | 利用农林废弃物制备稀土钙钛矿/生物炭复合材料的方法及其应用 | |
| CN106492792A (zh) | 一种室温消除甲醛的负载型催化剂及其制备方法 | |
| CN104707658A (zh) | 一种Pd/金属有机骨架化合物催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110624557B (zh) | 一种光热耦合催化CO甲烷化的Co基催化剂 | |
| CN106391086A (zh) | 一种C3N4/SiO2异质结光催化剂制备方法 | |
| Guo et al. | Photocatalytic performance of Co3O4/C based on ZIF-67/C composite materials | |
| CN105771974A (zh) | 一种室温催化甲酸盐分解产氢的催化剂 | |
| CN101773831A (zh) | 一种微孔氧化亚铜可见光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105327714A (zh) | 一种纳米Cu-有机配合物/Ag复合材料的制备方法和应用 | |
| CN112993285A (zh) | 一种优先氧化富氢气中co的催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN111437866B (zh) | 一种双缺陷异质结光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN109967076B (zh) | 负载型催化剂及其制备方法 | |
| CN102319570A (zh) | 一氧化碳氧化的三元复合氧化物催化剂及其制备方法 | |
| CN112142097A (zh) | 三水合锡酸镉及其制备方法和应用 | |
| CN109759097B (zh) | 一种纳米红磷光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN102451680B (zh) | 复合氧化物改性的湿式氧化催化剂及其制备方法 | |
| CN113699549B (zh) | 一种钌&锡双金属氧化物电催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN114011404B (zh) | 可见光响应三硫化二锑和Pd掺杂碳酸氧铋三元光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN106799221B (zh) | 一种高性能铋/氧化铋/碳复合光催化材料的制备方法 | |
| CN105056962B (zh) | 一种负载型稀土双钙钛矿复合氧化物光催化剂的制备方法 | |
| CN111437820A (zh) | 一种用于光催化分解水产氢的复合纳米材料及其制备方法 | |
| CN111790409A (zh) | 一种氧化镧-富铋型碘氧化铋复合材料及其制备方法 | |
| CN113856735A (zh) | 一种复合型光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN115463693A (zh) | 一种Ag2O/异烟酸-Bi复合光催化剂及其制备与应用 |
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 |