CN115532288A - 一种Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法及其应用 - Google Patents
一种Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115532288A CN115532288A CN202211185645.8A CN202211185645A CN115532288A CN 115532288 A CN115532288 A CN 115532288A CN 202211185645 A CN202211185645 A CN 202211185645A CN 115532288 A CN115532288 A CN 115532288A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- biocl
- hours
- bismuth nitrate
- photocatalytic
- reaction
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 73
- BWOROQSFKKODDR-UHFFFAOYSA-N oxobismuth;hydrochloride Chemical compound Cl.[Bi]=O BWOROQSFKKODDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 62
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 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 21
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 13
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims description 12
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 12
- QMMFVYPAHWMCMS-UHFFFAOYSA-N Dimethyl sulfide Chemical compound CSC QMMFVYPAHWMCMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- LUFPJJNWMYZRQE-UHFFFAOYSA-N benzylsulfanylmethylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1CSCC1=CC=CC=C1 LUFPJJNWMYZRQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- HNKJADCVZUBCPG-UHFFFAOYSA-N thioanisole Chemical compound CSC1=CC=CC=C1 HNKJADCVZUBCPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 claims description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- -1 benzyl sulfide acetonitrile Chemical compound 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 2
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 claims description 2
- RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N hydron;methyl 4-methoxypyridine-2-carboxylate;chloride Chemical compound Cl.COC(=O)C1=CC(OC)=CC=N1 RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- XCXNNOXQXLLQAU-UHFFFAOYSA-N C(C)#N.C1(=CC=CC=C1)SC Chemical compound C(C)#N.C1(=CC=CC=C1)SC XCXNNOXQXLLQAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 150000003462 sulfoxides Chemical class 0.000 abstract description 8
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 abstract description 6
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 50
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- JXTGICXCHWMCPM-UHFFFAOYSA-N (methylsulfinyl)benzene Chemical compound CS(=O)C1=CC=CC=C1 JXTGICXCHWMCPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 5
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000001621 bismuth Chemical class 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical class Cl* 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- JCDWETOKTFWTHA-UHFFFAOYSA-N methylsulfonylbenzene Chemical compound CS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 JCDWETOKTFWTHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 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
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/06—Halogens; Compounds thereof
-
- 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
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- 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
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/40—Organic compounds containing sulfur
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法及其应用，属于材料制备及光催化氧化脱硫技术领域。本发明制备的Bi24O31Cl10/BiOCl材料能够利用可见光在室温下高效高选择性氧化硫醚生成亚砜而不过氧化生成砜，从而减少有机硫化物对环境的污染，并实现有机硫化物的资源化利用。本发明的整个工艺过程简单、成本低廉，有较大的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于材料制备及光催化氧化脱硫技术领域，具体涉及一种Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法以及在光催化硫醚选择性氧化方面的应用。
背景技术
含硫有机污染物作为环境中主要的恶臭污染物之一，会严重危害人体健康和生态环境，其污染治理在环境化学领域备受关注。光催化氧化脱硫是去除含硫有机污染物非常行之有效的方法，不仅可以将有机硫化物去除、减少环境污染，而且氧化得到的一些高附加值的有机中间体又具有很高的化工价值，能够实现有机硫化物的资源化利用，真正“变废为宝”。
对光催化氧化反应来说，存在过度氧化，会导致目标产物选择性差的问题。以光催化氧化硫醚为例，在反应中产生的一些活性氧物种，由于其氧化作用是非选择性的，会导致硫醚过氧化生成砜，从而降低生成亚砜的选择性。目前，光催化硫醚氧化的主要挑战是如何高效高选择性氧化硫醚生成亚砜而不过氧化生成砜。传统的光催化材料TiO2只能利用紫外光，且在催化氧化硫醚时存在副产物多、选择性差的弊端。铋系材料因具有良好的电子和能带结构，且铋资源储备丰富、廉价易得，从而备受关注。因此，基于铋系材料去开发设计出能够高效光催化选择性氧化硫醚的光催化材料具有极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法及其应用。本发明制备的Bi24O31Cl10/BiOCl材料是由纳米片和纳米颗粒自组装而成，其中纳米片的尺寸约为0.3-2μm，纳米颗粒的尺寸为50-300nm。本发明制备的Bi24O31Cl10/BiOCl材料中Bi24O31Cl10和BiOCl的质量分数比为(11.2％～25.7％)：(88.8％～74.3％)。
优选的，本发明的Bi24O31Cl10/BiOCl材料中Bi24O31Cl10和BiOCl的质量分数比为15.6％和84.4％。本发明制备的Bi24O31Cl10/BiOCl材料能够利用可见光在室温下高效高选择性氧化硫醚生成亚砜而不过氧化生成砜。本发明的整个工艺过程简单、成本低廉，有较大的应用前景。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法，至少包括如下步骤：
(1)将五水合硝酸铋加入到醋酸和甲醇的混合溶液中，搅拌直至五水合硝酸铋完全溶解。
(2)将氯化钠加入到上述(1)的混合溶液中，然后在室温条件下搅拌2小时，待反应完成，将产物分离并洗涤干燥后备用。
(3)将(2)得到的样品，置于马弗炉中高温焙烧处理，待反应结束，冷却至室温，即得到Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料。
进一步地，醋酸和甲醇的体积比为1：4；五水合硝酸铋和氯化钠的摩尔比为1：0.5。醋酸的作用是为了促进五水合硝酸铋的溶解，考虑到非水溶液反应体系下具体pH不好测出，醋酸和甲醇的体积比为1:4是为了保证体系的酸性不至于太低；根据反应式铋盐和氯盐的摩尔比为1:1时，容易生成BiOCl，为了保证最终能生成这种特殊微观结构的Bi24O31Cl10/BiOCl复合材料，五水合硝酸铋和氯化钠的摩尔比要低于1:1，而根据试验的结果，反应中五水合硝酸铋和氯化钠的摩尔比为1：0.5时能够达到目的且效果非常好。
进一步地，步骤(3)所述高温焙烧处理具体为：从室温以1.5-5℃/分钟的升温速率升温至200-450℃后高温焙烧1-5小时。升温速率不能太快，升温速度太快则纳米颗粒容易长大团聚，3℃/分钟能取得很好的效果；焙烧温度直接决定生成的是富铋还是富氧型卤氧铋，在200-450℃这个温度范围内能够得到Bi24O31Cl10/BiOCl，而在这个温度范围外则有可能生成其他配比的复合物譬如Bi5O7Cl/BiOCl等。在200-450℃这个温度区间内通过调控焙烧温度的高低和焙烧时间还能调控Bi24O31Cl10/BiOCl复合材料中Bi24O31Cl10和BiOCl组分的比例，纳米片和颗粒的尺寸。总之，在200-450℃的范围内得到的材料中，Bi24O31Cl10和BiOCl合适配比、尺寸等的复合材料性能较好。
进一步地，优选以下制备条件：
(1)将2.425g五水合硝酸铋加入到15mL醋酸和60mL甲醇的混合溶液中，搅拌直至五水合硝酸铋完全溶解。
(2)将0.146g氯化钠加入到上述(1)的混合溶液中，然后在室温条件下搅拌2小时，待反应完成，将产物分离并洗涤干燥后备用。
(3)将(2)得到的样品，置于马弗炉中从室温以3℃/分钟的升温速率升温至300℃高温焙烧2小时，待反应结束，冷却至室温，即得到Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料。
本发明提供了上述制备方法制得的材料用于光催化硫醚选择性氧化方面的应用。其中，光催化材料用量为20mg，硫醚溶液为20mL 5×10-4mol·L-1的苯甲硫醚乙腈溶液。将光催化材料分散在苯甲硫醚乙腈溶液中，并鼓入0.1MPa的氧气后密封，先避光搅拌0.5小时后，再用可见光光照，整个过程使用循环水维持25℃的反应温度，分别在0小时、1小时、2小时、4小时、5小时和6小时取样后分离出上清液，并用高效液相色谱(HPLC)检测苯甲硫醚(MPS)光催化氧化时的产物。
本发明的显著优势在于：本发明提供了一种能够利用可见光在室温下高效光催化选择性氧化硫醚生成亚砜而不过氧化生成砜的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料的制备方法，该催化材料催化硫醚氧化时生成的亚砜选择性达到99％以上，且整个工艺过程具有操作简单、成本低廉的优点。
附图说明
图1为实施例1所制备的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料的XRD图。
图2为实施例1所制备的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料的SEM图。
图3为实施例2所制备的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料的SEM图。
图4为实施例3所制备的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料的SEM图。
图5为实施例1所制备的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料氧化MPS的HPLC图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。
实施例1：
(1)将2.425g五水合硝酸铋加入到15mL醋酸和60mL甲醇的混合溶液中，搅拌直至五水合硝酸铋完全溶解。
(2)将0.146g氯化钠加入到上述(1)的混合溶液中，然后在室温条件下搅拌2小时，待反应完成，将产物分离并洗涤干燥后备用。
(3)将(2)得到的样品，置于马弗炉中从室温以3℃/分钟的升温速率升温至300℃高温焙烧2小时，待反应结束，冷却至室温，即得到Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料。
对所得Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料进行表征，X射线衍射图(XRD)如图1所示，跟纯物质的表征卡片相比较，所制备的材料中，Bi24O31Cl10和BiOCl的衍射峰明显，结晶度较好，这说明得到了Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料。其中，Bi24O31Cl10和BiOCl的质量分数比分别约为15.6％和84.4％。扫描电子显微镜图(SEM)如图2所示，所制得的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料是由纳米片和纳米颗粒自组装而成，其中纳米片的尺寸为0.5-2μm，纳米颗粒的尺寸为50-200nm。将所制得的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料在可见光光照下光催化氧化苯甲硫醚，光催化反应条件为：光催化材料用量为20mg，硫醚溶液为20mL 5×10-4mol·L-1的苯甲硫醚乙腈溶液。将光催化材料分散在苯甲硫醚乙腈溶液中，并鼓入0.1MPa的氧气后密封，先避光搅拌0.5小时后，再用可见光光照，整个过程使用循环水维持25℃的反应温度，分别在0小时、1小时、2小时、4小时、5小时和6小时取样后分离出上清液，并用高效液相色谱(HPLC)检测苯甲硫醚(MPS)光催化氧化时的产物。
实验结果表明(图3)，反应过程中仅仅检测到苯甲硫醚(MPS)和甲基苯基亚砜(MPSO)的信号峰，几乎没有甲基苯基砜的信号峰，反应6小时后，苯甲硫醚几乎完全氧化生成甲基苯基亚砜，选择性高达99.5％。而通过实验我们对比发现，传统的光催化材料TiO2和BiOCl在同等条件下光催化氧化硫醚生成亚砜的选择性分别约为27.1％和70.0％。因此，本发明实施例所制备的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料能够高效光催化选择性氧化硫醚生成亚砜而不过氧化生成砜。
实施例2：
(1)将2.425g五水合硝酸铋加入到15mL醋酸和60mL甲醇的混合溶液中，搅拌直至五水合硝酸铋完全溶解。
(2)将0.146g氯化钠加入到上述(1)的混合溶液中，然后在室温条件下搅拌2小时，待反应完成，将产物分离并洗涤干燥后备用。
(3)将(2)得到的样品，置于马弗炉中从室温以3℃/分钟的升温速率升温至250℃高温焙烧2小时，待反应结束，冷却至室温，即得到Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料。
将所得Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料进行表征，所制备的材料中，Bi24O31Cl10和BiOCl的衍射峰也很明显，结晶度较好。其中，Bi24O31Cl10和BiOCl的质量分数比约为11.2％和88.8％。跟实施例1合成的样品对比，Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料中Bi24O31Cl10所占的质量分数比有所降低。扫描电子显微镜图(SEM)如图3所示，所制得的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料是由纳米片和纳米颗粒自组装而成，其中纳米片的尺寸约为0.5-2μm，纳米颗粒的尺寸为50-200nm。跟实施例1合成的样品对比，尺寸变化不明显。将所制得的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料在可见光光照下光催化氧化苯甲硫醚反应6小时后，生成甲基苯基亚砜的选择性约为80.5％，跟实施例1合成的样品的光催化性能对比，选择性明显降低。这说明Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料中各组分的质量分数影响了其光催化氧化硫醚的选择性。
实施例3：
(1)将2.425g五水合硝酸铋加入到15mL醋酸和60mL甲醇的混合溶液中，搅拌直至五水合硝酸铋完全溶解。
(2)将0.146g氯化钠加入到上述(1)的混合溶液中，然后在室温条件下搅拌2小时，待反应完成，将产物分离并洗涤干燥后备用。
(3)将(2)得到的样品，置于马弗炉中从室温以3℃/分钟的升温速率升温至450℃高温焙烧2小时，待反应结束，冷却至室温，即得到Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料。
将所得Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料进行表征，所制备的材料中，Bi24O31Cl10和BiOCl的衍射峰很明显，结晶度较好。其中，Bi24O31Cl10和BiOCl的质量分数比约为25.7％和74.3％。跟实施例1合成的样品对比，Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料中Bi24O31Cl10所占的质量分数比明显升高。扫描电子显微镜图(SEM)如图4所示，所制得的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料是由纳米片和纳米颗粒自组装而成，其中纳米片的尺寸约为0.3-0.4μm，纳米颗粒的尺寸为200-300nm。跟实施例1合成的样品对比，随着高温焙烧处理温度升高，纳米片尺寸变小，纳米颗粒尺寸增大。将所制得的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料在可见光光照下光催化氧化苯甲硫醚反应6小时后，生成甲基苯基亚砜的选择性约为70.4％。跟实施例1和实施例2合成的样品的光催化性能对比，选择性明显降低。这说明Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料的表界面微观结构对其光催化氧化硫醚的选择性的影响也至关重要。
Claims (8)
1.一种Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将五水合硝酸铋加入到醋酸和甲醇的混合溶液中，搅拌直至五水合硝酸铋完全溶解，得到含硝酸铋的混合溶液；
(2)将氯化钠加入到上述(1)得到的含硝酸铋的混合溶液中，然后在室温条件下搅拌2小时，待反应完成，将产物分离并洗涤、干燥后备用；
(3)将(2)得到的样品置于马弗炉中高温焙烧处理，待反应结束，冷却至室温，即得到Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料。
2.根据权利要求1所述的Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中醋酸和甲醇的体积比为1：4；五水合硝酸铋和氯化钠的摩尔比为1：0.5。
3.根据权利要求1所述的Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述高温焙烧处理具体为：从室温以1.5-5℃/分钟的升温速率升温至200-450℃后高温焙烧1-5小时。
4.根据权利要求2所述的Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)包括：将2.425g五水合硝酸铋加入到15mL醋酸和60mL甲醇的混合溶液中，搅拌直至五水合硝酸铋完全溶解，得到含硝酸铋的混合溶液；
步骤(2)包括：将0.146g氯化钠加入到上述(1)得到的含硝酸铋的混合溶液中，然后在室温条件下搅拌2小时，待反应完成，将产物分离并洗涤干燥后备用。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)包括：将(2)得到的样品置于马弗炉中从室温以3℃/分钟的升温速率升温至300℃高温焙烧2小时，待反应结束，冷却至室温，即得到Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料。
6.一种Bi24O31Cl10/BiOCl材料，其特征在于，所述Bi24O31Cl10/BiOCl材料采用如权利要求1-5任一项所述的方法制备得到，所述Bi24O31Cl10/BiOCl材料是由纳米片和纳米颗粒自组装而成，其中纳米片的尺寸为0.5-2μm，纳米颗粒的尺寸为50-200nm。
7.一种如权利要求1-5任一项所述Bi24O31Cl10/BiOCl材料光催化硫醚选择性氧化方面的应用，其特征在于，所述Bi24O31Cl10/BiOCl材料用量为20mg，硫醚溶液为20mL 5×10- 4mol·L-1的苯甲硫醚乙腈溶液；将光催化材料分散在苯甲硫醚乙腈溶液中，并鼓入0.1MPa的氧气后密封，先避光搅拌0.5小时后，再用可见光光照，整个过程使用循环水维持25℃的反应温度。
8.一种Bi24O31Cl10/BiOCl材料光催化硫醚选择性氧化方面的应用，其特征在于，所述Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法包括：
(1)将2.425g五水合硝酸铋加入到15mL醋酸和60mL甲醇的混合溶液中，搅拌直至五水合硝酸铋完全溶解；
(2)将0.146g氯化钠加入到上述(1)的混合溶液中，然后在室温条件下搅拌2小时，待反应完成，将产物分离并洗涤干燥后备用；
(3)将(2)得到的样品，置于马弗炉中从室温以3℃/分钟的升温速率升温至300℃高温焙烧2小时，待反应结束，冷却至室温，即得到Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料；
在Bi24O31Cl10/BiOCl材料中，Bi24O31Cl10和BiOCl的质量分数比分别约为15.6％和84.4％；Bi24O31Cl10/BiOCl材料是由纳米片和纳米颗粒自组装而成，其中
纳米片的尺寸为0.5-2μm，纳米颗粒的尺寸为50-200nm；将所制得的Bi24O31Cl10/BiOCl光催化材料在可见光光照下光催化氧化苯甲硫醚，光催化反应条件为：光催化材料用量为20mg，硫醚溶液为20mL 5×10-4mol·L-1的苯甲硫醚乙腈溶液；将光催化材料分散在苯甲硫醚乙腈溶液中，并鼓入0.1MPa的氧气后密封，先避光搅拌0.5小时后，再用可见光光照，整个过程使用循环水维持25℃的反应温度，分别在0小时、1小时、2小时、4小时、5小时和6小时取样后分离出上清液，并用高效液相色谱(HPLC)检测苯甲硫醚(MPS)光催化氧化时的产物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211185645.8A CN115532288B (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211185645.8A CN115532288B (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115532288A true CN115532288A (zh) | 2022-12-30 |
| CN115532288B CN115532288B (zh) | 2023-08-11 |
Family
ID=84728663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211185645.8A Active CN115532288B (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115532288B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115155629A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-11 | 衢州学院 | 一种Bi/BiPO4/BiOCl纳米片复合材料的制备方法及其应用 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009252726A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-10-29 | Konica Minolta Holdings Inc | 色素増感型太陽電池 |
| US20120225982A1 (en) * | 2011-03-06 | 2012-09-06 | Ramanathan Ravichandran | Compositions of a metal amidine complex and second compound, coating compositions comprising same |
| CN103785426A (zh) * | 2014-01-09 | 2014-05-14 | 河北科技大学 | 一种可见光催化活性的BiOCl基异质结及其制备方法 |
| CN108568303A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-09-25 | 青岛农业大学 | 一种TiO2/Bi24O31Br10/BiOBr复合光催化材料的制备方法 |
| CN109970607A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-05 | 广东省工业分析检测中心 | 一种无金属非均相催化剂光催化硫醚氧化制备亚砜的方法 |
| CN109999853A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-12 | 河南师范大学 | 一种高活性BiOCl/Bi24O31Cl10复合光催化材料的制备方法 |
| CN111320560A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-06-23 | 南阳师范学院 | 一种水相中光催化氧化硫醚制备亚砜化合物的方法 |
| CN114669308A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-06-28 | 哈尔滨理工大学 | 一种借助电化学法原位反应制备BiOCl/Bi24O31Cl10复合粉体的方法 |
-
2022
- 2022-09-27 CN CN202211185645.8A patent/CN115532288B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009252726A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-10-29 | Konica Minolta Holdings Inc | 色素増感型太陽電池 |
| US20120225982A1 (en) * | 2011-03-06 | 2012-09-06 | Ramanathan Ravichandran | Compositions of a metal amidine complex and second compound, coating compositions comprising same |
| CN103785426A (zh) * | 2014-01-09 | 2014-05-14 | 河北科技大学 | 一种可见光催化活性的BiOCl基异质结及其制备方法 |
| CN108568303A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-09-25 | 青岛农业大学 | 一种TiO2/Bi24O31Br10/BiOBr复合光催化材料的制备方法 |
| CN109970607A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-05 | 广东省工业分析检测中心 | 一种无金属非均相催化剂光催化硫醚氧化制备亚砜的方法 |
| CN109999853A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-12 | 河南师范大学 | 一种高活性BiOCl/Bi24O31Cl10复合光催化材料的制备方法 |
| CN111320560A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-06-23 | 南阳师范学院 | 一种水相中光催化氧化硫醚制备亚砜化合物的方法 |
| CN114669308A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-06-28 | 哈尔滨理工大学 | 一种借助电化学法原位反应制备BiOCl/Bi24O31Cl10复合粉体的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| XIAOYAN LIU: "Constructing Bi24O31Cl10/BiOCl heterojunction via a simple thermal annealing route for achieving enhanced photocatalytic activity and selectivity", 《SCIENTIFIC REPORTS》, vol. 6, pages 9 * |
| 丁立勇: "BiOCl纳米结构的形貌控制及其光催化性能的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》, pages 014 - 328 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115155629A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-11 | 衢州学院 | 一种Bi/BiPO4/BiOCl纳米片复合材料的制备方法及其应用 |
| CN115155629B (zh) * | 2022-06-29 | 2023-05-02 | 衢州学院 | 一种Bi/BiPO4/BiOCl纳米片复合材料的制备方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115532288B (zh) | 2023-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Intarasuwan et al. | Photocatalytic dye degradation by ZnO nanoparticles prepared from X2C2O4 (X= H, Na and NH4) and the cytotoxicity of the treated dye solutions | |
| JP6362704B2 (ja) | 効率的水素放出のために拘束された遷移金属が促進する光触媒系 | |
| CN108097261B (zh) | 一种高效稳定的铁锰复合氧化物催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN109647413B (zh) | 催化过硫酸盐处理有机废水的负载型金属催化剂及其制备 | |
| CN109092343A (zh) | 一种可见光响应型g-C3N4/BiVO4异质结材料的制备方法及其应用 | |
| CN113663693B (zh) | 一种硫化铟锌-二氧化钛复合材料的制备方法及其在生产双氧水用于废水治理中的应用 | |
| CN110813300B (zh) | 一种负载钴锌双金属的纳米碳材料及其制备方法和在催化氧化亚硫酸镁中的应用 | |
| CN110016691B (zh) | 一种WO3/Fe2O3/Mn3O4复合光阳极薄膜的制备方法 | |
| CN115532288B (zh) | 一种Bi24O31Cl10/BiOCl材料的制备方法及其应用 | |
| CN113751015B (zh) | 一种无定形非均相芬顿催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN103611549A (zh) | 铜锌锡硫/氧化石墨烯复合半导体光催化剂的制备方法 | |
| CN108328692A (zh) | 光催化燃料电池体系及光电催化回收贵金属银同时降解有机物的方法 | |
| Zouheir et al. | Bandgap optimization of sol–gel-derived TiO2 and its effect on the photodegradation of formic acid | |
| Chen et al. | Synthesis of halloysite nanotubes supported Bi-modified BaSnO3 photocatalysts for the enhanced degradation of methylene blue under visible light | |
| CN110743575A (zh) | 一种具有吸附-光催化协同效应的AgIn5S8/SnS2固溶体催化剂的制备方法 | |
| CN108212187B (zh) | Fe掺杂Bi2O2CO3光催化剂的制备方法及Fe掺杂Bi2O2CO3光催化剂 | |
| CN111569856B (zh) | In-Ga2O3复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110981213A (zh) | 一种交叉式板状三氧化钨-氧化铁复合材料的制备方法 | |
| CN115624964A (zh) | 一种具有蕨草状分级结构的Bi2O3-碳纸柔性复合光催化剂的制备方法 | |
| CN113244929B (zh) | 铁铋氧化物Bi2Fe4O9的制备方法及在有机废水处理中的应用 | |
| CN112390291A (zh) | 一种钒酸盐助催化剂材料的制备方法 | |
| CN112657514A (zh) | 一种填充多孔纳米ZnS@ZnO空心球光催化剂及其制备方法 | |
| CN112044423A (zh) | 石墨-二氧化钛复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN111482174A (zh) | CuO/TiO2纳米片的制备方法 | |
| CN115282987B (zh) | 一种高效人工光合光催化材料及其制备方法 |
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 |