CN114272944A - 一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合声催化材料制备领域，具体涉及一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料及其制备方法和应用。制备具体步骤如下：将CoWO₄和AgNO₃分别溶于去离子水中，混合两种溶液，磁力搅拌后加入Na₃PO₄·12H₂O溶液继续搅拌，将所得溶液抽滤洗涤，烘干后即得目标产物。该材料合成过程简单，形成的异质结具有良好的催化效果，在超声条件下对四环素的降解率可达73.99％。

Description

一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于复合声催化材料制备领域，具体涉及一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

抗生素作为一类广谱抗菌药物被广泛应用于人类与动物的感染性疾病治疗，随着抗生素的大量使用甚至滥用，会导致细菌产生多重耐药性，对农业、水产养殖、人类和牲畜造成严重危害。四环素是第二大生产和使用的抗生素，其原型和代谢物进入土壤和河流，会造成严重的环境污染，对人类健康造成巨大威胁。对废水中四环素的去除，有吸附、电解、光催化、化学氧化等工艺。

声催化作为一种高级化学氧化法具有很好的废水处理效果。在超声过程中，通过空化形成气泡、气泡破裂产生声致发光(SL)和高温高压，从而产生许多活性氧将有机物矿化。而加入声催化剂可以通过产生电子-空穴对进一步提高声催化降解的效率。

钨酸钴作为一种p型半导体，具有粒径分布小、带隙能窄、稳定性高、低成本、生态友好等优点，被用于声催化剂。但纯钨酸钴存在降解效率缓慢，电子空穴对分离效率低等问题，限制了其催化降解的能力。磷酸银具有2.45eV窄带隙和近90％的量子效率，已被证明是一种很有前途的可见光驱动光催化剂。光催化与声催化机理类似，因此，将钨酸钴半导体与磷酸银复合，调节磷酸银的能带结构，将极大的促进电子空穴对的分离和迁移，产生强大的空穴氧化能力，提高声催化活性。

发明内容

本发明目的是提供一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料的制备方法，利用钨酸钴与磷酸银形成异质结提高电子空穴对的分离效率，从而提高声催化活性。

本发明采用的技术方案是按照如下步骤：

1)将CoWO₄通过超声溶于去离子水中，向其溶液中滴加AgNO₃水溶液，磁力搅拌1h后，滴加Na₃PO₄·12H₂O水溶液，继续磁力搅拌1h；

2)将得到的沉淀真空抽滤，用去离子水清洗数次，烘干后得到目标产物。

上述的一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料，步骤1)中，按摩尔比，CoWO₄：AgNO₃＝1:1.8。

上述的一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料，步骤1)中，按摩尔比，AgNO₃：Na₃PO₄·12H₂O＝3:1。

上述的一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料，步骤2)中，烘干温度为60℃，烘干时间为15h。

上述的一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料在催化降解有机污染物中的应用。

上述的应用，所述的有机污染物是四环素。

上述的应用，方法如下，将上述的一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料加入到含有四环素的废水中，超声2h。

上述的应用，向含有四环素的溶液中加入磷酸银/钨酸钴复合声催化材料，声催化剂的加入量为1g/L，所述四环素溶液的浓度为45mg/L，超声功率为500W。

本发明的有益效果是：

本发明的磷酸银/钨酸钴复合声催化材料利用钨酸钴与磷酸银形成异质结提高电子空穴对的分离效率，从而提高声催化活性。

附图说明

图1为所制备的Ag₃PO₄/CoWO₄复合材料的扫描电镜图。

图2中a为纯CoWO₄的XPS图谱，b为纯Ag₃PO₄的XPS图谱，c、d为Ag₃PO₄/CoWO₄复合物的XPS图谱。

图3为所制备的Ag₃PO₄/CoWO₄复合材料对四环素溶液降解效果影响图。

具体实施方式

实施例1钨酸钴纳米颗粒的制备

分别称取1.4551g Co(NO₃)₂·6H₂O和1.6493g Na₂WO₄·2H₂O溶于30mL去离子水中；将充分溶解的Co(NO₃)₂·6H₂O溶液倒入Na₂WO₄·2H₂O溶液中，混合物磁力搅拌30.0min；将混合物倒入到聚四氟乙烯反应釜中，反应釜放入鼓风干燥箱中，在180.0℃反应24.0h；冷却至室温后抽滤，滤渣用去离子水冲洗三次，在80.0℃条件下烘干后研磨得CoWO₄纳米颗粒。

实施例2 Ag₃PO₄/CoWO₄复合材料的制备

称取0.6156gCoWO₄超声溶于20ml去离子水中；分别称取0.3058g、0.6115g、0.9173g、1.2231g、1.5288gAgNO₃溶于20ml去离子水中，溶解后滴入CoWO₄溶液中，磁力搅拌1h；再向混合溶液中分别滴加0.2281g、0.45614g、0.6842g、0.9123g、1.1404g的20mlNa₃PO₄·12H₂O去离子水溶液，继续磁力搅拌1h，将得到的沉淀真空抽滤，用去离子水清洗数次，在60℃烘干15h后研磨得到磷酸银/钨酸钴复合材料(CoWO₄、Ag₃PO₄摩尔比为3:10、6:10、9:10、12:10、15:10)。

实施例3 Ag₃PO₄/CoWO₄复合材料的表征分析

图1为合成的CoWO₄、Ag₃PO₄和摩尔比6:10的Ag₃PO₄/CoWO₄样品的SEM图。由图1可看出，合成的Ag₃PO₄/CoWO₄复合材料为均匀的球性，具有比纯CoWO₄和Ag₃PO₄更小的粒径且与纯物质相比分散度有所提高。

图2为合成的CoWO₄、Ag₃PO₄和摩尔比6:10的Ag₃PO₄/CoWO₄样品的XPS图谱。在CoWO₄样品的XPS光谱中，结合能34.88、530.18和780.18eV处的峰分别代表W 4f、O1s和Co2p的主峰，证实CoWO₄样品的形成。在Ag₃PO₄样品的XPS图谱中，结合能132.18、367.58和530.18eV处的峰分别代表P 2p、Ag 3d和O1s的主峰，证实Ag₃PO₄样品的形成。在Ag₃PO₄/CoWO₄样品的XPS图谱中，各结合能处同时出现所有的相关峰，证实成功合成Ag₃PO₄/CoWO₄复合材料。

实施例4 Ag₃PO₄/CoWO₄复合材料对催化超声降解四环素溶液效果影响

称取CoWO₄和不同摩尔比的Ag₃PO₄/CoWO₄样品各20mg，加入45mg/L的四环素溶液20ml，设置超声功率为500W，超声时间为2h，超声结束后用0.22μm的微孔滤膜过滤溶液，所得溶液在200-400nm波长处测定吸光度，通过公式计算四环素在354.5nm处的降解率。

公式为：降解率(％)＝[(A₀-A_t)/A₀]×100％。

A₀为四环素的初始吸光度，A_t为四环素超声后的吸光度。

结果如图3所示，可以看出Ag₃PO₄/CoWO₄复合材料与纯CoWO₄相比具有更好的催化性能，当掺杂比为6:10时，合成的Ag₃PO₄/CoWO₄复合材料降解效果最好，降解率可以达到73.99％。

Claims (8)

1.一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料，其特征在于，制备方法包括如下步骤：

1)将CoWO₄通过超声溶于去离子水中，向其溶液中滴加AgNO₃水溶液，搅拌，滴加Na₃PO₄·12H₂O水溶液，继续搅拌；

2)将得到的沉淀真空抽滤，用去离子水清洗数次，烘干后得到目标产物。

2.根据权利要求1所述的一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料，其特征在于，步骤1)中，按摩尔比，CoWO₄：AgNO₃＝1:1.8。

3.根据权利要求1所述的一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料，其特征在于，步骤1)中，按摩尔比，AgNO₃：Na₃PO₄·12H₂O＝3:1。

4.根据权利要求1所述的一种磷酸银/钨酸钴复合声催化材料，其特征在于，步骤2)中，烘干温度为60℃，烘干时间为15h。

5.权利要求1-4任意一项所述的磷酸银/钨酸钴复合声催化材料在催化降解有机污染物中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的有机污染物为四环素。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，方法如下，将权利要求1-4中所述的磷酸银/钨酸钴复合声催化材料加入到含有四环素的废水中。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，向含有四环素的溶液中加入磷酸银/钨酸钴复合声催化材料，声催化剂的加入量为1g/L，所述四环素溶液的浓度为45mg/L，超声功率为500W，超声2h。

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