CN114192190A - 一种光敏催化材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于催化材料技术领域，具体地涉及一种光敏催化材料的制备方法。以结冷胶为基底，选择性加入金属酞菁、金属氧化物和锐钛矿型二氧化钛。本发明实现了对紫外光和可见光两个波段的吸收，增大了对污染物光降解的去除率，本发明中结冷胶和二氧化钛的吸附能力也是影响其催化活性的关键。
Description
技术领域
本发明属于催化材料技术领域，具体地涉及一种光敏催化材料的制备方法。
背景技术
环境的恶化是人类一直关注的热点和重点，环境污染的防治也是重中之重，其中水污染是一直困扰我们的一大问题，有媒体报导，中国城市水域受污染率高达90％以上，严重影响了人们的生活和健康，甚至会威胁到生物的生存。水污染中的污染物种类繁多，其中的内分泌干扰物(EDCs)可能会导致生物体出现发育异常、生殖障碍、以及代谢紊乱等症状。内分泌干扰物包括双酚A、17β-雌二醇、17α-乙炔基雌二醇、壬基酚等。
近年来光催化技术在治理印染废水领域的应用受到科研工作者的重视。TiO2光催化材料现已成为催化材料研究的热点，所以制备材料以结冷胶为基底，选择性加入金属酞菁、金属氧化物和锐钛矿型二氧化钛等。由于长时间接触内分泌干扰物对身体有害，本实验以染料罗丹明B(RhB)为目标降解物，在紫外光和可见光照下研究所制备的光敏催化材料的光催化性能。
发明内容
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种光敏催化材料的制备方法，以结冷胶为基底，选择性加入金属酞菁、金属氧化物和锐钛矿型二氧化钛中的一种或几种。
所述制备方法，包括以下步骤：
1)将结冷胶加入超纯水中，选择性加入金属酞菁、金属氧化物和锐钛矿型二氧化钛，加热4-6h至溶胶状态；
2)将溶胶状态的混合物挤入0.15％-1.8％氯化铁溶液中，搅拌18h-24h，洗涤过滤3～6次，将产物烘干。
进一步地，加入金属酞菁、金属氧化物和锐钛矿型二氧化钛；所述结冷胶与金属酞菁、金属氧化物和锐钛矿型二氧化钛的质量比例为(100-500)：(1-4)：(1-4)：(1-4)。
进一步地，每克结冷胶添加125ml-250ml的超纯水。
进一步地，所述金属酞菁为酞菁铁、酞菁钴、酞菁锌、酞菁氯化铝中的一种。
进一步地，金属氧化物为氧化铁、氧化钴、氧化锌、氧化铝中的一种。
进一步地，所述加热的温度为50℃。
进一步地，所述溶胶状态的混合物挤入氯化铁溶液的速度为1-1.5mm/min。
由上述制备方法制备得到的光敏催化材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明实现了对紫外光和/或可见光两个波段的吸收，增大了对污染物光降解的去除率。
(2)本发明中结冷胶和二氧化钛的吸附能力也是影响其催化活性的关键。结冷胶溶于水后聚集形成三维网状结构，稳定且紧密，增大了比表面积，吸附能力增强，而二氧化钛增加了微球对紫外光波段的吸收。
附图说明
图1为实施例1-7及对比例1产品分别在暗处理、自然光、氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化；
图2为实施例1产品的制备过程；
图3为实施例8氙灯光照降解去除罗丹明B的时间曲线；
图4为实例4产品的降解去除罗丹明B的时间曲线；
图5为实例5产品的降解去除罗丹明B的时间曲线；
图6为实例7产品的降解去除罗丹明B的时间曲线；
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明处理工艺作进一步说明。
实施例1-7及对比例1产品含量成分见表1。
实施例1
本实施例提供了一种光敏催化材料的制备方法，其包括以下步骤，
(1)本实施例中，称取结冷胶为2.67g，酞菁钴为0.23g，氧化钴为0.1g，比例为26.68：2.3：1，结冷胶、酞菁钴、氧化钴同时放入200ml的超纯水中，置于加热磁力搅拌器上，50℃加热4-6h至溶胶状态；
(2)上述溶胶状态的混合物吸入针筒中，置于实验室微量注射泵上，以1.5mm/min的速度挤入质量分数为15％的氯化铁溶液中，氯化铁溶液置于磁力搅拌器上，搅拌18h-24h；
(3)搅拌结束后，用超纯水洗涤过滤3～6次；
(4)将步骤(3)得到的产物在65℃烘干3h-6h。
得到实施例1的光敏催化材料。
采用催化评价装置评价本实施例1CoPc/CoO/GG–Fe微球分别在暗处理、自然光、氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化。本实施例1处理过后的吸光度的变化如图1所示，由图中可以看出，氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化是0.54007，说明本发明实施例1CoPc/CoO/GG–Fe微球光敏催化材料催化降解罗丹明B具有一定的优势。
实施例2
本实施例提供了一种光敏催化材料的制备方法，其包括以下步骤，
(1)本实施例中，称取结冷胶为0.665g，酞菁钴为0.0175g，氧化钴为0.0175g，比例为38：1：1，将结冷胶、酞菁钴、氧化钴同时放入200ml的超纯水中，置于加热磁力搅拌器上，50℃加热4-6h至溶胶状态；。
(2)上述溶胶状态的混合物吸入针筒中，置于实验室微量注射泵上，以1.5mm/min的速度挤入质量分数为15％的氯化铁溶液中，氯化铁溶液置于磁力搅拌器上，搅拌18h-24h；
(3)搅拌结束后，用超纯水洗涤过滤3～6次；
(4)将步骤(3)得到的产物在65℃烘干3h-6h。
得到实施例2的光敏催化材料。
采用催化评价装置评价本实施例2CoPc/CoO/GG–Fe微球分别在暗处理、自然光、氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化。本实施例2处理过后的吸光度的变化如图1所示，由图中可以看出，氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化是0.75567，说明本发明实施例2CoPc/CoO/GG–Fe微球光敏催化材料催化降解罗丹明B具有较明显的优势。
实施例3
本实施例提供了一种光敏催化材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)本实施例中，称取结冷胶为0.6g，酞菁钴为0.006g，比例为100：1，结冷胶、酞菁钴、同时放入150ml的超纯水中，置于加热磁力搅拌器上，50℃加热4-6h至溶胶状态。
(2)上述溶胶状态的混合物吸入针筒中，置于实验室微量注射泵上，以1.5mm/min的速度挤入质量分数为15％的氯化铁溶液中，氯化铁溶液置于磁力搅拌器上，搅拌18h-24h；
(3)搅拌结束后，用超纯水洗涤过滤3～6次；
(4)将步骤(3)得到的产物在65℃烘干3h-6h。
得到实施例3的光敏催化材料。
采用催化评价装置评价本实施例3CoPc/GG–Fe微球分别在暗处理、自然光、氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化。本实施例3处理过后的吸光度的变化如图1所示，由图中可以看出，氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化是0.74174，说明本发明实施例3CoPc/GG–Fe微球光敏催化材料催化降解罗丹明B具有较明显的优势。
实施例4
本实施例提供了一种光敏催化材料的制备方法，其包括以下步骤，
(1)本实施例中，称取结冷胶为0.6g，酞菁钴为0.006g，氧化钴为0.006g，锐钛矿型二氧化钛为0.006g，比例为100：1：1：1，结冷胶、酞菁钴、氧化钴、锐钛矿型二氧化钛同时放入150ml的超纯水中，置于加热磁力搅拌器上，50℃加热4-6h至溶胶状态；。
(2)上述溶胶状态的混合物吸入针筒中，置于实验室微量注射泵上，以1.5mm/min的速度挤入质量分数为15％的氯化铁溶液中，氯化铁溶液置于磁力搅拌器上，搅拌18h-24h；
(3)搅拌结束后，用超纯水洗涤过滤3～6次；
(4)将步骤(3)得到的产物在65℃烘干3h-6h。
得到实施例4的光敏催化材料。
采用催化评价装置评价本实施例4CoPc/CoO/TiO2/GG-Fe微球分别在暗处理、自然光、氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化。本实施例4处理过后的吸光度的变化如图1所示，由图中可以看出，氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化是0.81032，说明本发明实施例4CoPc/CoO/TiO2/GG-Fe微球光敏催化材料催化降解罗丹明B具有较明显的优势。
分别在2个石英瓶中加入3ml罗丹明B和0.001g本实施例中的微球，记为Dn、En，分别暗处理1h，测量其吸光度。将暗处理过后的Dn组，进行氙灯光照1h、2h、3h、4h，测量其吸光度；将暗处理过后的En组，加入15ulH2O2后，再进行氙灯光照1h、2h、3h、4h，测量其吸光度。从图4中可知，加入H2O2后照射4h降解效率可达0.8784。
实施例5
本实施例提供了一种光敏催化材料的制备方法，其包括以下步骤，
(1)本实施例中，称取结冷胶为0.6g，锐钛矿型二氧化钛为0.006g，比例为100：1，结冷胶、锐钛矿型二氧化钛同时放入150ml的超纯水中，置于加热磁力搅拌器上，50℃加热4-6h至溶胶状态；。
(2)上述溶胶状态的混合物吸入针筒中，置于实验室微量注射泵上，以1.5mm/min的速度挤入质量分数为15％的氯化铁溶液中，氯化铁溶液置于磁力搅拌器上，搅拌18h-24h；
(3)搅拌结束后，用超纯水洗涤过滤3～6次；
(4)将步骤(3)得到的产物在65℃烘干3h-6h。
得到实施例5的光敏催化材料。
采用催化评价装置评价本实施例5TiO2/GG-Fe微球分别在暗处理、自然光、氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化。本实施例5处理过后的吸光度的变化如图1所示，由图中可以看出，氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化是0.79158，说明本发明实施例5TiO2/GG-Fe微球光敏催化材料催化降解罗丹明B具有较明显的优势。
分别在2个石英瓶中加入3ml罗丹明B和0.001g本实施例中的微球，记为Dn、En，分别暗处理1h，测量其吸光度。将暗处理过后的Dn组，进行氙灯光照1h、2h、3h、4h、5h、6h，测量其吸光度；将暗处理过后的En组，加入15ul H2O2后，再进行氙灯光照1h、2h、3h、4h、5h、6h，测量其吸光度。从图5中可知，加入H2O2后照射6h降解效率可达0.9682。
实施例6
本实施例提供了一种光敏催化材料的制备方法，其包括以下步骤，
(1)本实施例中，称取结冷胶为0.6g，氧化钴为0.006g，比例为100：1，结冷胶、氧化钴同时放入150ml的超纯水中，置于加热磁力搅拌器上，50℃加热4-6h至溶胶状态；。
(2)上述溶胶状态的混合物吸入针筒中，置于实验室微量注射泵上，以1.5mm/min的速度挤入质量分数为15％的氯化铁溶液中，氯化铁溶液置于磁力搅拌器上，搅拌18h-24h；
(3)搅拌结束后，用超纯水洗涤过滤3～6次；
(4)将步骤(3)得到的产物在65℃烘干3h-6h。
得到实施例6的光敏催化材料。
采用催化评价装置评价本实施例6CoO/GG-Fe微球分别在暗处理、自然光、氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化。本实施例6处理过后的吸光度的变化如图1所示，由图中可以看出，氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化是0.77913，说明本发明实施例6CoO/GG-Fe微球光敏催化材料催化降解罗丹明B具有较明显的优势。
实施例7
本实施例提供了一种光敏催化材料的制备方法，其包括以下步骤，
(1)本实施例中，称取结冷胶为0.6g，氧化钴为0.006g，锐钛矿型二氧化钛为0.006g，比例为100：1：1，结冷胶、氧化钴、锐钛矿型二氧化钛同时放入150ml的超纯水中，置于加热磁力搅拌器上，50℃加热4-6h至溶胶状态。
(2)上述溶胶状态的混合物吸入针筒中，置于实验室微量注射泵上，以1.5mm/min的速度挤入质量分数为15％的氯化铁溶液中，氯化铁溶液置于磁力搅拌器上，搅拌18h-24h；
(3)搅拌结束后，用超纯水洗涤过滤3～6次；
(4)将步骤(3)得到的产物在65℃烘干3h-6h。
得到实施例7的光敏催化材料。
采用催化评价装置评价本实施例7CoO/TiO2/GG-Fe微球分别在暗处理、自然光、氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化。本实施例7处理过后的吸光度的变化如图1所示，由图中可以看出，氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化是0.77247，说明本发明实施例7CoO/TiO2/GG-Fe微球光敏催化材料催化降解罗丹明B具有较明显的优势。
分别在2个石英瓶中加入3ml罗丹明B和0.001g本实施例中的微球，记为Dn、En，分别暗处理1h，测量其吸光度。将暗处理过后的Dn组，进行氙灯光照1h、2h、3h、4h、5h、6h，测量其吸光度；将暗处理过后的En组，加入15ulH2O2后，再进行氙灯光照1h、2h、3h、4h、5h，测量其吸光度。从图6中可知，加入H2O2后照射5h降解效率可达0.9881。
实施例8
分别在2个石英瓶中加入3ml罗丹明B，记为A、B组，将A组进行氙灯光照1h、2h、3h、4h、5h、6h，测量其吸光度；B组，加入15ul H2O2后，进行氙灯光照1h、2h、3h、4h、5h，测量其吸光度。
如图3所示，首先氙灯光照可使罗丹明B降解，随着氙灯照射时长的增加，降解RhB的效率也逐渐增大，连续照射5h后，降解效率达到了0.4433，连续照射6h后，降解效率达到了0.4608。其次，H2O2的加入明显有利于RhB的降解，连续照射5h后，降解效率达到了0.4772。
对比例1
本实施例提供了一种光敏催化材料的制备方法，其包括以下步骤，
(1)本实施例中，称取结冷胶为1.5g，放入200ml的超纯水中，置于加热磁力搅拌器上，50℃加热4-6h至溶胶状态；。
(2)上述溶胶状态的混合物吸入针筒中，置于实验室微量注射泵上，以1.5mm/min的速度挤入质量分数为15％的氯化铁溶液中，氯化铁溶液置于磁力搅拌器上，搅拌18h-24h；
(3)搅拌结束后，用超纯水洗涤过滤3～6次；
(4)将步骤(3)得到的产物在65℃烘干3h-6h。
得到对比例1的光敏催化材料。
采用催化评价装置评价本实施例2GG–Fe微球分别在暗处理、自然光、氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化。本对比例1处理过后的吸光度的变化如图1所示，由图中可以看出，氙灯光照条件下处理30min后吸光度的变化是0.4582，说明本对比例1GG–Fe微球光敏催化材料催化降解罗丹明B的效果不明显。
表1实施例1-7及对比例1产品含量成分表
对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种光敏催化材料的制备方法，其特征在于，以结冷胶为基底，选择性加入金属酞菁、金属氧化物和锐钛矿型二氧化钛中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的一种光敏催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将结冷胶加入超纯水中，选择性加入金属酞菁、金属氧化物和锐钛矿型二氧化钛，加热4-6h至溶胶状态；
2)将溶胶状态的混合物挤入质量比为0.15％-1.8％氯化铁溶液中，搅拌18h-24h，洗涤过滤3～6次，将产物烘干。
3.根据权利要求2所述的一种光敏催化材料的制备方法，其特征在于，优选加入金属酞菁、金属氧化物和锐钛矿型二氧化钛；所述结冷胶与金属酞菁、金属氧化物和锐钛矿型二氧化钛的质量比例为(100-500)：(1-4)：(1-4)：(1-4)。
4.根据权利要求2所述的一种光敏催化材料的制备方法，其特征在于，每克结冷胶添加125ml-250ml的超纯水。
5.根据权利要求2所述的一种光敏催化材料的制备方法，其特征在于，所述金属酞菁为酞菁铁、酞菁钴、酞菁锌、酞菁氯化铝中的一种。
6.根据权利要求2所述的一种光敏催化材料的制备方法，其特征在于，金属氧化物为氧化铁、氧化钴、氧化锌、氧化铝中的一种。
7.根据权利要求2所述的一种光敏催化材料的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为50℃-70℃。
8.根据权利要求2所述的一种光敏催化材料的制备方法，其特征在于，所述溶胶状态的混合物挤入氯化铁溶液的速度为1-1.5mm/min。
9.权利要求1-8任一项所述制备方法得到的光敏催化材料。
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|---|---|---|---|---|
| CN105170192A (zh) * | 2015-10-26 | 2015-12-23 | 北京科技大学 | 一种磺化钴酞菁敏化二氧化钛复合光催化剂的制备方法 |
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