CN115957789A - 一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种氧化银‑碳酸银/碳酸氧铋‑钼酸铋复合光催化剂的制备方法和应用,它涉及一种复合光催化剂的制备方法及应用。本发明的目的是要解决现有Bi2MoO6全光谱光催化活性差和降解有机污染物效果差的问题。一、制备溶液Ⅰ;二、制备悬浊液Ⅱ;三、原位沉淀反应。一种氧化银‑碳酸银/碳酸氧铋‑钼酸铋复合光催化剂具有全光谱光催化活性,在全光谱光照射下用于降解有机污染物。本发明以空气中的CO2作为碳源,既节省了化学药品的使用量,又减少了空气中由于CO2过多对环境造成的危害。本发明可获得一种氧化银‑碳酸银/碳酸氧铋‑钼酸铋复合光催化剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合光催化剂的制备方法及应用。
背景技术
现如今工业化和城市化的快速发展的情况下,大量有毒有害的有机污染物被释放到环境中,比如染料和抗生素,导致了环境污染和全球能源短缺等问题。金属氧化物半导体作为热门的光催化剂,在处理含有机污染物的废水方面具有突出表现,并且在如今能源短缺和环境污染严重的情况下,实现了环境修复。TiO2作为传统光催化剂化学稳定性好,却只能被紫外光激活,太阳能利用率较低,因此,开发高效太阳能光响应光催化剂成为了一项重要的任务。
层状双基材料由于其独特的结构优势和快速的光生电子-空穴对分离能力而备受关注。Bi2O2CO3和Bi2MoO6作为层状双基材料中的典型代表,由原子或基团(CO3 2–或MoO4 2–)和[Bi2O2]2+层(x–Bi–O–Bi–x)交织组成,两者具有同样的双层结构,并且两者都具有较高的化学稳定性和较高的光催化活性。但是,较宽的带隙使Bi2O2CO3的吸收范围有限,光响应范围较窄,对可见光不敏感。Bi2MoO6虽然有可见光响应,但是光响应范围仍然较窄,且两者的光生电子-空穴对复合速率较快,这也是限制它们光催化活性的主要原因之一。如何提高其对光的利用率和光生电子-空穴对的分离效率成为开发具有良好光响应型的铋基催化剂的关键问题。
发明内容
本发明的目的是要解决现有Bi2MoO6全光谱光催化活性差和降解有机污染物效果差的问题,而提供一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法和应用。
一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法,具体是按以下步骤完成的:
一、制备溶液Ⅰ:
将氢氧化钠溶于去离子水中,然后在空气气氛和室温的条件下搅拌,得到溶液Ⅰ;
步骤一中所述的搅拌的时间为0.5h~1h;
二、制备悬浊液Ⅱ:
向溶液Ⅰ中加入钼酸铋空心球,再在空气气氛和室温的条件下搅拌,得到悬浊液Ⅱ;
步骤二中所述的搅拌的时间为18h~18.5h;
三、原位沉淀反应:
①、首先将硝酸银加入悬浊液Ⅱ中,然后在空气气氛和室温的条件下搅拌,得到反应产物;
步骤三①中所述的搅拌的时间为2h~2.5h;
②、依次使用去离子水和无水乙醇对反应产物清洗,再在45℃~55℃下保温,得到氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂。
本发明的原理:
本发明以钼酸铋空心球为前驱体,NaOH为刻蚀剂,空气中的CO2为碳源,AgNO3作为银源,采用一步原位沉淀法制备了具有全光谱光催化活性的用于降解有机污染物的氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋(Ag2O-Ag2CO3/Bi2O2CO3-Bi2MoO6)复合光催化剂;一方面,Ag2O-Ag2CO3的引入,进一步拓宽了Bi2O2CO3–Bi2MoO6的光吸收范围,提高了对光的利用率;另一方面,形成的颗粒状Ag2O–多面体Ag2CO3/片状Bi2O2CO3–Bi2MoO6纳米球使其表面活性位点增多,有利于增加与有机污染物的接触面积;又另一方面,Ag2O、Ag2CO3、Bi2O2CO3和Bi2MoO6形成了紧密接触的有效异质结,提高了光生载流子的分离效率,从而有效地提高复合材料的光催化活性。
本发明的有益效果是:
一、本发明在室温条件下,借助空气中CO2作为碳源,通过简单一步原位沉淀法制备用于降解有机污染物的氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋(Ag2O-Ag2CO3/Bi2O2CO3-Bi2MoO6)复合光催化剂。颗粒状Ag2O–多面体状Ag2CO3和片状Bi2O2CO3分布在Bi2MoO6空心球的内部与外表面,构建了紧密接触的有效异质结。该制备工艺简单、易操作、具有较好的重复性和成本低的优点。同时,其反应条件温和,以自然界中的CO2作为碳源,一步即可得到目标产物,其纯度和产率均较高。该制备工艺既节省了化学药品的使用量,又减少了空气中由于CO2过多对环境造成的危害,实现了“绿色化学”的理念,便于工业化应用;
二、本发明制备的用于降解有机污染物的氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂,其颗粒状Ag2O–多面体状Ag2CO3和片状Bi2O2CO3分布在Bi2MoO6空心球的内部与外表面,使其表面活性位点增多,有利于增加与有机污染物的接触面积。同时,载体和活性组分形成紧密接触的有效异质结的构建,不仅提高了对全光谱光的利用率,还增加了光生电子的迁移途径,加快了光生电子-空穴对的分离效率,从而提高光催化活性;与其它材料相比,本发明制备的用于降解有机污染物的氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂对有机污染物亚甲基蓝具有较好的光降解效果,在全光谱光照射75min后,其降解速率常数分别为单体Ag2O–Ag2CO3和Bi2O2CO3–Bi2MoO6的3.45倍和2.71倍,充分体现了所制备的催化剂的优异的全光谱光催化性能。此外,还提供了以Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6异质结为代表的光催化剂为染料废水的处理提供了一种新的路径,具有处理效率高的优点,解决现有Bi2MoO6全光谱光催化活性差和降解有机污染物效果差的问题,有利于该技术从实验室研究转化为规模化实际应用,可有效修复环境,进而创造一定的经济效益和社会效益。
本发明可获得一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂。
附图说明
图1为XRD图,图中1为Ag2O–Ag2CO3的XRD曲线,2为实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂的XRD曲线,3为Bi2O2CO3–Bi2MoO6的XRD曲线,4为钼酸铋空心球的XRD曲线;
图2为FT-IR谱图,图中1为钼酸铋空心球,2为Bi2O2CO3–Bi2MoO6,3为实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂;
图3为钼酸铋空心球的扫描电镜图;
图4为Ag2O–Ag2CO3的扫描电镜图;
图5为实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂的扫描电镜图;
图6为实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂的形成机理图,1为钼酸铋空心球,2为Bi2O2CO3–Bi2MoO6,3为实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂;
图7为紫外–可见漫反射光谱图,图中1为Bi2O2CO3–Bi2MoO6,2为Ag2O–Ag2CO3,3为实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂;
图8为在全光谱照射下催化降解亚甲基蓝的降解图,图中1为直接降解,2为加入Ag2O–Ag2CO3降解,3为加入钼酸铋空心球降解,4为加入Bi2O2CO3–Bi2MoO6降解,5为加入实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂降解;
图9为在全光谱照射下催化降解高浓度亚甲基蓝的动力学结果图,图中1为直接降解,2为加入Ag2O–Ag2CO3降解,3为加入钼酸铋空心球降解,4为加入Bi2O2CO3–Bi2MoO6降解,5为加入实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂降解。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容,但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下,对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换,均属于本发明的范围。
具体实施方式一:本实施方式一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法,具体是按以下步骤完成的:
一、制备溶液Ⅰ:
将氢氧化钠溶于去离子水中,然后在空气气氛和室温的条件下搅拌,得到溶液Ⅰ;
步骤一中所述的搅拌的时间为0.5h~1h;
二、制备悬浊液Ⅱ:
向溶液Ⅰ中加入钼酸铋空心球,再在空气气氛和室温的条件下搅拌,得到悬浊液Ⅱ;
步骤二中所述的搅拌的时间为18h~18.5h;
三、原位沉淀反应:
①、首先将硝酸银加入悬浊液Ⅱ中,然后在空气气氛和室温的条件下搅拌,得到反应产物;
步骤三①中所述的搅拌的时间为2h~2.5h;
②、依次使用去离子水和无水乙醇对反应产物清洗,再在45℃~55℃下保温,得到氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂。
本实施方式步骤二中所述的钼酸铋空心球是按以下步骤制备的:
①、将Bi(NO3)3·5H2O溶解到乙二醇中,再在室温和搅拌速度为290r/min~310r/min的条件下搅拌0.5h~1h,得到Bi(NO3)3溶液;
步骤①中所述的Bi(NO3)3·5H2O的质量与乙二醇的体积比为(0.96g~0.98g):5mL;
②、将Na2MoO4·2H2O溶解到乙二醇中,再在室温和搅拌速度为290r/min~310r/min的条件下搅拌0.5h~1h,得到Na2MoO4溶液;
步骤②中所述的Na2MoO4·2H2O的质量与乙二醇的体积比为(0.23g~0.25g):5mL;
③、将Na2MoO4溶液逐滴加入到Bi(NO3)3溶液中,然后加入无水乙醇,再在室温和搅拌速度为290r/min~310r/min的条件下搅拌2h~2.5h,得到悬浊液;
步骤③所述的Na2MoO4溶液与Bi(NO3)3溶液的体积比为1:1;
步骤③所述的Na2MoO4溶液与无水乙醇的体积比为1:4;
④、将悬浊液转移到反应釜中,再将反应釜以1.9℃/min~2.1℃/min的升温速率从室温升温至179.9℃~180.1℃,在温度为179.9℃~180.1℃下保温23.5h~24h,最后冷却至室温,得到反应产物;使用蒸馏水对反应产物清洗3次~5次,再在55℃~65℃下保温23h~30h,得到钼酸铋空心球。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同点是:所述的氢氧化钠的质量与去离子水的体积比为(0.15g~0.17g):40mL。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是:步骤一中所述的搅拌的速度为290r/min~310r/min。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是:步骤二中所述的钼酸铋空心球的质量与溶液Ⅰ的体积比为(0.19g~0.21g):40mL。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是:步骤二中所述的搅拌的速度为290r/min~310r/min。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是:步骤三①中所述的硝酸银的质量与悬浊液Ⅱ的体积比为(0.14g~0.16g):40mL。其它步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是:步骤三①中所述的搅拌的速度为290r/min~310r/min。其它步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是:步骤三②中依次使用去离子水和无水乙醇分别对反应产物清洗3次~5次,再在45℃~55℃下保温45h~50h,得到氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂。其它步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九:本实施方式是一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂具有全光谱光催化活性,在全光谱光照射下用于降解有机污染物。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式九的不同点是:所述的有机污染物为亚甲基蓝。其它步骤与具体实施方式九相同。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
实施例一:一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法,具体是按以下步骤完成的:
一、制备溶液Ⅰ:
将0.16g氢氧化钠溶于40mL去离子水中,然后在空气气氛和室温的条件下搅拌0.5h,得到溶液Ⅰ;
步骤一中所述的搅拌的速度为300r/min;
二、制备悬浊液Ⅱ:
向40mL溶液Ⅰ中加入0.2g钼酸铋空心球,再在空气气氛和室温的条件下搅拌18h,得到悬浊液Ⅱ;
步骤二中所述的搅拌的速度为300r/min;
三、原位沉淀反应:
①、首先将0.15g硝酸银加入到步骤二中得到的悬浊液Ⅱ中,然后在空气气氛和室温的条件下搅拌2h,得到反应产物;
步骤三所述的搅拌的速度为300r/min;
②、依次使用去离子水和无水乙醇对反应产物清洗,再在50℃下保温48h,得到氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋(Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6)复合光催化剂。
实施例一步骤二中所述的钼酸铋空心球是按以下步骤制备的:
(1)、将0.97g Bi(NO3)3·5H2O溶解到5mL乙二醇中,在室温和搅拌速度为300r/min的条件下搅拌0.5h,得到Bi(NO3)3溶液;
(2)、将0.24g Na2MoO4·2H2O溶解到5mL乙二醇中,在室温和搅拌速度为300r/min的条件下搅拌0.5h,得到Na2MoO4溶液;
(3)、将步骤(2)得到的Na2MoO4溶液逐滴加入到步骤(1)得到的Bi(NO3)3溶液中,然后加入20mL无水乙醇,在室温和搅拌速度为300r/min的条件下搅拌2h,得到悬浊液;
(4)、将悬浊液转移到反应釜中,再将反应釜以2℃/min的升温速率从室温升温至180℃,在180℃下恒温24h,冷却至室温,得到反应产物;使用蒸馏水对反应产物洗涤3次,在60℃下恒温24h,得到钼酸铋空心球。
对比例1:氧化银–碳酸银(Ag2O–Ag2CO3)的制备方法是按以下步骤完成的:
Ⅰ、将0.16gNaOH溶解到40mL去离子水中,再在空气气氛、室温和搅拌速度为300r/min的条件下搅拌18h,得到NaOH和Na2CO3的混合溶液;
Ⅱ、将0.68g AgNO3加入到步骤Ⅰ得到的NaOH和Na2CO3的混合溶液中,然后在室温和搅拌速度为300r/min的条件下搅拌2h,得到反应产物;使用蒸馏水对反应产物洗涤3次,在60℃下恒温24h,得到氧化银–碳酸银(Ag2O–Ag2CO3)。
对比例2:碳酸氧铋–钼酸铋(Bi2O2CO3–Bi2MoO6)的制备方法是按以下步骤完成的:
将0.16g氢氧化钠溶于40mL去离子水中,然后在空气气氛和室温的条件下搅拌0.5h,得到溶液Ⅰ;向40mL溶液Ⅰ中加入0.2g钼酸铋空心球,再在空气气氛和室温的条件下搅拌18h,得到悬浊液,即是反应产物;使用蒸馏水对反应产物洗涤3次,在60℃下恒温24h,得到碳酸氧铋–钼酸铋(Bi2O2CO3–Bi2MoO6)。
图1为XRD图,图中1为Ag2O–Ag2CO3的XRD曲线,2为实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂的XRD曲线,3为Bi2O2CO3–Bi2MoO6的XRD曲线,4为钼酸铋空心球的XRD曲线;
由图1可知,通过水热制备的具有正交晶型的Bi2MoO6经NaOH蚀刻后,得到正交晶相的Bi2MoO6和四方晶型的Bi2O2CO3混合晶相。加入AgNO3后原位生长立方晶相的Ag2O和单斜晶相的Ag2CO3,获得混合晶相的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂。
图2为FT-IR谱图,图中1为钼酸铋空心球,2为Bi2O2CO3–Bi2MoO6,3为实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂;
由图2可知,Bi2MoO6的FT-IR谱图中可同时发现Bi–O键和Mo–O键。Bi2O2CO3–Bi2MoO6的FT-IR谱图中除了Bi–O键和Mo–O键还存在CO2中的C=O键;对于Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂的FT-IR谱图中的新的吸收带归因于Ag2O–Ag2CO3的形成。
图3为钼酸铋空心球的扫描电镜图;
图4为Ag2O–Ag2CO3的扫描电镜图;
图5为实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂的扫描电镜图;
由图3、4、5可知,钼酸铋空心球为花状空心球,颗粒状的Ag2O、多面体状的Ag2CO3和片状的Bi2O2CO3原位生长在钼酸铋花状空心球的内部及外表面,整体呈球状形貌。通过XRD、FT–IR和SEM的分析,进一步证实了Ag2O、Ag2CO3、Bi2O2CO3与Bi2MoO6形成了Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂。
图6为实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂的形成机理图,1为钼酸铋空心球,2为Bi2O2CO3–Bi2MoO6,3为实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂;
由图6可知,以钼酸铋空心球为前驱体,经NaOH蚀刻后18h,同时以空气中的CO2为碳源,原位生成了Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合材料。随后引入AgNO3后原位生长Ag2O–Ag2CO3,最终形成Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂。
图7为紫外–可见漫反射光谱图,图中1为Bi2O2CO3–Bi2MoO6,2为Ag2O–Ag2CO3,3为实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂;
由图7可知,Bi2O2CO3–Bi2MoO6的带边吸收在463nm,在紫外–可见光区有较强的光吸收;Ag2O–Ag2CO3的带边吸收在743nm,在紫外–可见区(200–780nm)均有光吸收;与Bi2O2CO3–Bi2MoO6相比,Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂的吸收带明显红移,使光吸收从紫外区拓宽至可见区,预示着复合材料具有全光谱光催化活性。
全光谱光降解有机污染物亚甲基蓝的实验:
选择300W氙灯为光源,将50mg Ag2O–Ag2CO3、50mg Bi2O2CO3–Bi2MoO6和50mg实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂分别加入到三份体积均为100mL的亚甲基蓝中进行降解,三份降解亚甲基蓝的初始浓度均为50mg·L-1,光催化反应在石英光反应器进行,每隔15min取出一定量反应溶液,离心过滤,通过TU-1901分光光度计,检测滤液亚甲基蓝(MB,λmax=664nm)的浓度变化。反应时间一共为75min,见图8;
图8为在全光谱照射下催化降解亚甲基蓝的降解图,图中1为直接降解,2为加入Ag2O–Ag2CO3降解,3为加入钼酸铋空心球降解,4为加入Bi2O2CO3–Bi2MoO6降解,5为加入实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂降解;
图9为在全光谱照射下催化降解高浓度亚甲基蓝的动力学结果图,图中1为直接降解,2为加入Ag2O–Ag2CO3降解,3为加入钼酸铋空心球降解,4为加入Bi2O2CO3–Bi2MoO6降解,5为加入实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂降解。
由图8和图9可知,在全光谱光照射75min后,如果没有光催化剂,亚甲基蓝(MB)的降解率很低。同时,Ag2O–Ag2CO3、钼酸铋空心球、Bi2O2CO3–Bi2MoO6和实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂对MB的降解率(降解速率)分别为32.3%(0.00462min-1)、31.6%(0.00527min-1)、37.3%(0.00588min-1)和65.4%(0.01594min-1)。Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂的降解速率常数分别为Ag2O–Ag2CO3和Bi2O2CO3–Bi2MoO6的3.45倍和2.71倍,表明,实施例一制备的Ag2O–Ag2CO3/Bi2O2CO3–Bi2MoO6复合光催化剂显示出较高的降解率和降解速率,充分体现了所制备的催化剂的优异的光催化活性。
Claims (10)
1.一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于该制备方法具体是按以下步骤完成的:
一、制备溶液Ⅰ:
将氢氧化钠溶于去离子水中,然后在空气气氛和室温的条件下搅拌,得到溶液Ⅰ;
步骤一中所述的搅拌的时间为0.5h~1h;
二、制备悬浊液Ⅱ:
向溶液Ⅰ中加入钼酸铋空心球,再在空气气氛和室温的条件下搅拌,得到悬浊液Ⅱ;
步骤二中所述的搅拌的时间为18h~18.5h;
三、原位沉淀反应:
①、首先将硝酸银加入悬浊液Ⅱ中,然后在空气气氛和室温的条件下搅拌,得到反应产物;
步骤三①中所述的搅拌的时间为2h~2.5h;
②、依次使用去离子水和无水乙醇对反应产物清洗,再在45℃~55℃下保温,得到氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于所述的氢氧化钠的质量与去离子水的体积比为(0.15g~0.17g):40mL。
3.根据权利要求1所述的一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于步骤一中所述的搅拌的速度为290r/min~310r/min。
4.根据权利要求1所述的一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于步骤二中所述的钼酸铋空心球的质量与溶液Ⅰ的体积比为(0.19g~0.21g):40mL。
5.根据权利要求1所述的一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于步骤二中所述的搅拌的速度为290r/min~310r/min。
6.根据权利要求1所述的一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于步骤三①中所述的硝酸银的质量与悬浊液Ⅱ的体积比为(0.14g~0.16g):40mL。
7.根据权利要求1所述的一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于步骤三①中所述的搅拌的速度为290r/min~310r/min。
8.根据权利要求1所述的一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于步骤三②中依次使用去离子水和无水乙醇分别对反应产物清洗3次~5次,再在45℃~55℃下保温45h~50h,得到氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂。
9.如权利要求1所述的制备方法制备的一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的应用,其特征在于一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂具有全光谱光催化活性,在全光谱光照射下用于降解有机污染物。
10.根据权利要求1所述的一种氧化银-碳酸银/碳酸氧铋-钼酸铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于所述的有机污染物为亚甲基蓝。
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1433422A (zh) * | 1999-12-21 | 2003-07-30 | 孟山都技术有限责任公司 | 补充促进剂与碳担载的含贵金属的催化剂一起在液相氧化反应中的用途 |
WO2016032284A1 (ko) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | 주식회사 엘지화학 | 봉형 산화 몰리브덴의 제조방법 및 산화 몰리브덴 복합체의 제조방법 |
JP2017124365A (ja) * | 2016-01-13 | 2017-07-20 | 国立大学法人京都大学 | シレン−アウリビリアス層状酸ハロゲン化物を光触媒として用いた可視光照射下での水分解方法 |
CN108273492A (zh) * | 2018-04-01 | 2018-07-13 | 云南大学 | 一种氧化铋/四氧化二铋异质结光催化剂及其制法和用途 |
CN108993502A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-12-14 | 延安大学 | 银和氧缺陷共修饰钼酸铋基复合光催化材料及其制备方法 |
CN111558382A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-08-21 | 齐齐哈尔大学 | 一种硫化铋/钼酸铋氧缺陷空心球复合光催化剂的制备方法及应用 |
CN113398994A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-17 | 西北大学 | 一种Keggin型杂多酸难溶盐异质结催化剂及其制备方法和应用 |
-
2022
- 2022-01-06 CN CN202210024258.XA patent/CN115957789B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1433422A (zh) * | 1999-12-21 | 2003-07-30 | 孟山都技术有限责任公司 | 补充促进剂与碳担载的含贵金属的催化剂一起在液相氧化反应中的用途 |
WO2016032284A1 (ko) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | 주식회사 엘지화학 | 봉형 산화 몰리브덴의 제조방법 및 산화 몰리브덴 복합체의 제조방법 |
JP2017124365A (ja) * | 2016-01-13 | 2017-07-20 | 国立大学法人京都大学 | シレン−アウリビリアス層状酸ハロゲン化物を光触媒として用いた可視光照射下での水分解方法 |
CN108273492A (zh) * | 2018-04-01 | 2018-07-13 | 云南大学 | 一种氧化铋/四氧化二铋异质结光催化剂及其制法和用途 |
CN108993502A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-12-14 | 延安大学 | 银和氧缺陷共修饰钼酸铋基复合光催化材料及其制备方法 |
CN111558382A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-08-21 | 齐齐哈尔大学 | 一种硫化铋/钼酸铋氧缺陷空心球复合光催化剂的制备方法及应用 |
CN113398994A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-17 | 西北大学 | 一种Keggin型杂多酸难溶盐异质结催化剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
HAO RAN等: "《Two-dimensional Bi2O2CO3/δ-Bi2O3/Ag2O heterojunction for high performance of photocatalytic activity 》", 《APPLIED SURFACE SCIENCE 》, vol. 525, pages 146613 * |
YU ZHANG等: "《Facile In–Situ Construction of Granular–Polyhedral Ag2O–Ag2CO3/Lamellar –Bi2MoO6 Spherical Heterojunction with Enhanced Photocatalytic Activity Towards Pollutants》", 《JOURNAL OF INORGANIC AND ORGANOMETALLIC POLYMERS AND MATERIALS 》, vol. 32, no. 10, pages 3864 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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