CN116889886B - 一种BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116889886B CN116889886B CN202310947750.9A CN202310947750A CN116889886B CN 116889886 B CN116889886 B CN 116889886B CN 202310947750 A CN202310947750 A CN 202310947750A CN 116889886 B CN116889886 B CN 116889886B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bivo
- catalyst
- composite
- tetracycline
- preparation
- 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
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 77
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 77
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 title 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 claims abstract description 38
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 claims abstract description 38
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 claims abstract description 38
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 claims abstract description 35
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 claims abstract description 35
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 24
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims abstract description 11
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 8
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 9
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 claims description 5
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 4
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 31
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 31
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- 229910018274 Cu2 O Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 229910002915 BiVO4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 229940040944 tetracyclines Drugs 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000003621 irrigation water Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005393 sonoluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound 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
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/10—Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
-
- 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
- C02F1/34—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
- C02F1/36—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations ultrasonic vibrations
-
- 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
-
- 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)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开一种BiVO4/Cu2O/g‑C3N4复合声催化剂及其制备方法和应用。将BiVO4、g‑C3N4、CuSO4·5H2O、NaOH和抗坏血酸溶于去离子水中，磁力搅拌，得到悬浮液；将悬浮液倒入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，进行水热反应，所得产物洗涤干燥，得到BiVO4/Cu2O/g‑C3N4复合声催化剂。本发明提供的BiVO4/Cu2O/g‑C3N4复合材料超声催化降解四环素，去除效率高、反应时间短、设备简单、环境污染小。利用此方法在20min对水中四环素的降解率可达到93.23％。
Description
技术领域
本发明属于化学催化剂技术领域，特别涉及一种BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着现代工业和城市化的高速发展，抗生素因其可以破坏或减缓细菌的生长而广受关注。抗生素的使用每年都在急剧增加，对环境和人类的健康存在潜在的风险。四环素是一种具有广谱、高效、价格合理等优点的抗生素，被广泛地应用于人类和动物治疗中。由于人类和兽医对四环素的过度使用以及环境降解能力较弱，对饮用水和灌溉水造成威胁。解决四环素对环境的负面影响至关重要。
超声催化氧化法是一种相对较新的降解污染物的方法，依赖超声波在液体中的传播，这一过程主要基于声空化的现象，包括微气泡的成核、长大、坍塌，导致声致发光的发射和在极高温度(～5000K)、极高压力(～1000atm)下“热点”的产生，从而产生许多活性物质将有机物矿化，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。
单斜晶BiVO4作为一种新型的无毒性和化学稳定的n型半导体，具有窄带隙、生态友好、优异的可见光光催化响应等优点。但纯BiVO4降解有机污染物的效率通常不理想。Cu2O和g-C3N4已经证明是一种很有前途的声催化剂，并且具有与BiVO4非常匹配的能带结构可以构建异质结结构，预期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
本发明的目的之一是提供一种降解效果好、环保、可重复利用的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂。
本发明的目的之二是提供该复合声催化剂的制备方法及其在降解抗生素中的应用。
本发明采用的技术方案如下：一种BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂，所述BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂，按摩尔比，BiVO4:Cu2O:g-C3N4＝100:8:(50～300)。
一种BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将BiVO4、g-C3N4、CuSO4·5H2O、NaOH和抗坏血酸溶于去离子水中，磁力搅拌30min，得到悬浮液；
2)将悬浮液倒入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，进行水热反应，所得产物洗涤干燥，得BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂。
优选的，按摩尔比，BiVO4:g-C3N4:CuSO4·5H2O:NaOH:抗坏血酸＝100:(50～300):16:96:3。
优选的，步骤2)中，所述水热反应为，于140℃下水热反应4～5h。
本发明提供的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂在降解有机污染物中的应用。
优选的，方法如下：向含有有机污染物的溶液中加入BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂，超声催化。
优选的，所述有机污染物的浓度为45mg/L。
优选的，BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂的加入量为1～4g/L。
优选的，超声功率为500W。
优选的，所述有机污染物是抗生素。
更优选的，所述抗生素是四环素。
本发明的有益效果是：
本发明使用水热合成法合成了BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂，利用BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂超声催化降解四环素，降解效率高，超声反应20min，降解率可达93.23％。本发明具有去除效率高、反应时间短、能量消耗少、环境污染小等特点。
附图说明
图1为BiVO4(a)，BiVO4/Cu2O(b)，BiVO4/Cu2O/g-C3N4(c)的扫描电镜图。
图2为不同负载率的BiVO4/Cu2O/g-C3N4的XRD图。
图3为不同负载率的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合催化剂的搅拌吸附和协同超声降解四环素效果对比图。
图4为不同加入量的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合催化剂的搅拌吸附和协同超声降解四环素效果对比图。
图5为BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂(BCC-200)不同时间降解四环素溶液的效果对比图。
具体实施方式
实施例1BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂(一)BiVO4的制备
将4.85g Bi(NO3)·5H2O溶于5mL浓硝酸中，用去离子水稀释至20mL，磁力搅拌至澄清，得溶液A。1.17g NH4NO3溶于20mL 2mol/L的NaOH溶液中，搅拌至均匀澄清，得溶液B。将溶液B逐滴滴加到溶液A中，并继续搅拌形成黄色溶液，同时用2mol/L的NaOH溶液调节pH至6，待pH稳定后，继续搅拌30min，然后转入100mL反应釜中，180℃加热24h，所得产物用蒸馏水和无水乙醇洗涤数次，80℃干燥12h后，用玛瑙研钵研成细粉，得到BiVO4粉末。
(二)g-C3N4的制备
将40g尿素放入有盖氧化铝坩锅中，置于马弗炉中，550℃煅烧4h，得到淡黄色粉末。
(三)BiVO4/Cu2O/g-C3N4的制备
1、BiVO4/Cu2O/g-C3N4(BCC-50)的制备
称取BiVO4(323.9mg，1mmol)、CuSO4·5H2O(39.9mg，0.16mmol)和g-C3N4(46mg，0.5mmol)，超声溶于20mL去离子水中，形成溶液A。称取NaOH(38.4mg，0.96mmol)溶于20mL去离子水中，形成溶液B。称取抗坏血酸(5.6mg，0.03mmol)溶于20mL去离子水中，形成溶液C。将溶液A与溶液B混合，磁力搅拌30min后加入溶液C，继续搅拌60min后转移至100mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃水热反应4h，所得产物用去离子水和无水乙醇洗涤数次后，60℃干燥12h，得按摩尔比，BiVO4:Cu2O:g-C3N4＝100:8:50的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂，标记为BCC-50。
2、BiVO4/Cu2O/g-C3N4(BCC-100)的制备
称取BiVO4(323.9mg，1mmol)、CuSO4·5H2O(39.9mg，0.16mmol)和g-C3N4(92mg，1mmol)，超声溶于20mL去离子水中，形成溶液A。称取NaOH(38.4mg，0.96mmol)溶于20mL去离子水中，形成溶液B。称取抗坏血酸(5.6mg，0.03mmol)溶于20mL去离子水中，形成溶液C。将溶液A与溶液B混合，磁力搅拌30min后加入溶液C，继续搅拌60min后转移至100mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃水热反应4h，所得产物用去离子水和无水乙醇洗涤数次后，60℃干燥12h，得按摩尔比，BiVO4:Cu2O:g-C3N4＝100:8:100的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂，标记为BCC-100。
3、BiVO4/Cu2O/g-C3N4(BCC-200)的制备
称取BiVO4(323.9mg，1mmol)、CuSO4·5H2O(39.9mg，0.16mmol)和g-C3N4(184mg，2mmol)，超声溶于20mL去离子水中，形成溶液A。称取NaOH(38.4mg，0.96mmol)溶于20mL去离子水中，形成溶液B。称取抗坏血酸(5.6mg，0.03mmol)溶于20mL去离子水中，形成溶液C。将溶液A与溶液B混合，磁力搅拌30min后加入溶液C，继续搅拌60min后转移至100mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃水热反应4h，所得产物用去离子水和无水乙醇洗涤数次后，60℃干燥12h，得按摩尔比，BiVO4:Cu2O:g-C3N4＝100:8:200的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂，标记为BCC-200。
4、BiVO4/Cu2O/g-C3N4(BCC-300)的制备
称取BiVO4(323.9mg，1mmol)、CuSO4·5H2O(39.9mg，0.16mmol)和g-C3N4(276mmg，3mmol)，超声溶于20mL去离子水中，形成溶液A。称取NaOH(38.4mg，0.96mmol)溶于20mL去离子水中，形成溶液B。称取抗坏血酸(5.6mg，0.03mmol)溶于20mL去离子水中，形成溶液C。将溶液A与溶液B混合，磁力搅拌30min后加入溶液C，继续搅拌60min后转移至100mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃水热反应4h，所得产物用去离子水和无水乙醇洗涤数次后，60℃干燥12h，得按摩尔比，BiVO4:Cu2O:g-C3N4＝100:8:300的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂，标记为BCC-300。
(四)对比例——BiVO4/Cu2O的制备
1、称取BiVO4(323.9mg，1mmol)和CuSO4·5H2O(39.9mg，0.16mmol)，超声溶于20mL去离子水中，形成溶液A。称取NaOH(38.4mg，0.96mol)溶于20mL去离子水中，形成溶液B。称取抗坏血酸(5.6mg，0.03mmol)溶于20mL去离子水中，形成溶液C。将溶液A与溶液B混合，磁力搅拌30min后加入溶液C，继续搅拌60min后转移至100mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中，140℃水热反应4h，所得产物用去离子水和无水乙醇洗涤数次后，60℃干燥12h，得Cu2O负载率为8％的BiVO4/Cu2O复合物，标记为BC-8。
(五)表征
图1为BiVO4，BiVO4/Cu2O，BiVO4/Cu2O/g-C3N4的扫描电镜图。从图1中a可以看出制备的BiVO4呈表面光滑的不规则立方体。从图1中b可以看出Cu2O均匀分散在BiVO4的外表面。从图1中c可以看出，在BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合物中g-C3N4的片状结构保持良好且在BiVO4的表面大量分散。这一结果表明，在BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合材料中，BiVO4、Cu2O、g-C3N4之间形成异质结。
图2为所制备不同负载率的BiVO4/Cu2O/g-C3N4的XRD图。如图2所示，BiVO4最强衍射峰在2θ为28.8°处，归属于(121)晶面，与标准卡片(JCPDS No.14-0688)一致。Cu2O在2θ＝29.6°、36.5°、42.3°、61.4°和73.5°处的衍射峰对应于(110)、(111)、(200)、(220)和(311)晶面(JCPDS No.65-3288)。然而，该系列BiVO4/Cu2O复合材料的XRD谱图只显示了不含Cu2O的BiVO4的特征峰，这可能是由于纯Cu2O的XRD强度较低，且其含量较低所致。g-C3N4在27.5°处的衍射峰为共轭芳香族体系特有的层间叠层反射，可指向(002)晶面(JCPDS No.87-1526)。引入Cu2O和g-C3N4后，BiVO4的晶体结构没有发生明显的变化。通过XRD图谱结果可以初步推断，BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合物的合成成功。
实施例2BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂在催化超声降解抗生素中的应用
本实施例抗生素以四环素为例进行说明。
通过使用超声降解四环素溶液，并测定其最大吸收波长，通过计算吸光度评价BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合材料的声催化活性。超声结束后用0.22μm的微孔滤膜过滤溶液，所得滤液在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。
降解率(％)＝[(A0-At)/A0]×100％
其中，A0为四环素的初始吸光度，At为四环素超声后的吸光度(一)不同BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂负载率对降解效果的影响
方法如下：向初始浓度为45mg/L的四环素溶液中加入BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂(BCC-50，BCC-100，BCC-200，BCC-300)，加入量为1g/L。于超声功率500W下超声催化30min。
图3为不同负载率的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合催化剂的搅拌吸附和协同超声降解四环素效果对比图。如图3所示，BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合催化剂搅拌吸附降解四环素，Cu2O负载率为8％且g-C3N4的负载率为0％，50％，100％，200％，300％的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合催化剂对四环素的吸附效率分别为25.16％，30.57％，30.62％，33.99％，28.62％。BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合材料协同超声催化降解四环素，Cu2O负载率为8％且g-C3N4的负载率为0％，50％，100％，200％，300％的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合催化剂协同超声催化降解四环素的效率分别为55.81％，58.24％，69.12％，70.38％，50.28％。可见，Cu2O负载率为8％且g-C3N4的负载率为200％的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合材料BCC-200降解四环素的效率最高。
(二)加入量对降解效果的影响
方法如下：向初始浓度为45mg/L的四环素溶液中加入BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂(BCC-200)，加入量为1-4g/L。于超声功率500W下超声催化30min。
图4为不同加入量的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合催化剂的搅拌吸附和协同超声降解四环素效果对比图。如图4所示，BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合催化剂搅拌吸附降解四环素，加入量为1g/L，1.5g/L，2g/L，3g/L，4g/L的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合催化剂对四环素的吸附效率分别为33.99％，48.19％，61.66％，75.29％，43.26％。BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合材料协同超声催化降解四环素，加入量为1g/L，1.5g/L，2g/L，3g/L，4g/L的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合催化剂协同超声催化降解四环素的效率分别为70.38％，77.41％，86.72％，90.80％，93.79％。可见，加入量为4g/L的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合材料BCC-200降解四环素的效率最高。
(三)超声时间对降解效果的影响
方法如下：向初始浓度为45mg/L的四环素溶液中加入BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂(BCC-200)，BCC-200的加入量为4g/L。于超声功率500W下超声催化5-30min。
图5为BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂不同时间降解四环素溶液的效果对比图。如图5所示，催化剂加入量为4g/L，四环素初始浓度45mg/L，Cu2O负载率为8％，g-C3N4的负载率为200％，超声功率为500W。"US"为只有超声且没有催化剂对四环素的降解；"US+BiVO4/Cu2O"为超声和BiVO4/Cu2O催化剂联合作用下对四环素的降解；"US+BiVO4/Cu2O/g-C3N4"为超声和BiVO4/Cu2O/g-C3N4催化剂联合作用下对四环素的降解；由图5结果显示，在20min时，BiVO4/Cu2O/g-C3N4对四环素的降解率就可达到93.23％，进一步证实了BiVO4/Cu2O/g-C3N4具有优秀的超声催化活性，可显著提升超声对四环素的降解效果。
Claims (10)
1.一种BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂，其特征在于，所述BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂，按摩尔比，BiVO4:Cu2O:g-C3N4＝100:8:（100～200）；
所述BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1）将BiVO4、g-C3N4、CuSO4·5H2O、NaOH和抗坏血酸溶于去离子水中，磁力搅拌，得到悬浮液；
2）将悬浮液倒入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，进行水热反应，所得产物洗涤干燥，得BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂。
2.权利要求1所述的一种BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂的制备方法，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
1）将BiVO4、g-C3N4、CuSO4·5H2O、NaOH和抗坏血酸溶于去离子水中，磁力搅拌，得到悬浮液；
2）将悬浮液倒入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，进行水热反应，所得产物洗涤干燥，得BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，按摩尔比，BiVO4 : g-C3N4 : CuSO4·5H2O : NaOH :抗坏血酸=100 :（100～200）: 16 : 96 : 3。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述水热反应为，于140 ℃下水热反应4～5 h。
5.权利要求1所述的BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂在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，方法如下：向含有有机污染物的废水中加入BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂，超声催化。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述有机污染物的浓度为45 mg/L，BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂的加入量为1～4 g/L。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，超声功率为500 W。
9.根据权利要求5、6、7或8所述的应用，其特征在于，所述有机污染物是抗生素。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述抗生素是四环素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310947750.9A CN116889886B (zh) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 一种BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310947750.9A CN116889886B (zh) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 一种BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116889886A CN116889886A (zh) | 2023-10-17 |
| CN116889886B true CN116889886B (zh) | 2024-05-07 |
Family
ID=88314918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310947750.9A Active CN116889886B (zh) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 一种BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116889886B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106881111A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-06-23 | 湖南大学 | 氧化亚铜和银共同负载的钒酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN108816265A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-16 | 湖南大学 | 钒酸铋/氮掺杂碳量子点/氧化亚铜双z型光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110116988A (zh) * | 2018-02-07 | 2019-08-13 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 一种光解水产氢的制备方法 |
| CN112403478A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-02-26 | 深圳瀚光科技有限公司 | 一种用于甲醛降解的钒酸铋复合材料的制备方法 |
| CN115739103A (zh) * | 2022-11-07 | 2023-03-07 | 山西中医药大学 | 一种可见光光催化材料CuOx@BiVO4及其制备方法和应用 |
-
2023
- 2023-07-31 CN CN202310947750.9A patent/CN116889886B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106881111A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-06-23 | 湖南大学 | 氧化亚铜和银共同负载的钒酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110116988A (zh) * | 2018-02-07 | 2019-08-13 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 一种光解水产氢的制备方法 |
| CN108816265A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-16 | 湖南大学 | 钒酸铋/氮掺杂碳量子点/氧化亚铜双z型光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN112403478A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-02-26 | 深圳瀚光科技有限公司 | 一种用于甲醛降解的钒酸铋复合材料的制备方法 |
| CN115739103A (zh) * | 2022-11-07 | 2023-03-07 | 山西中医药大学 | 一种可见光光催化材料CuOx@BiVO4及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "C3N4/BiVO4/Cu2O复合材料用于纯水中CO2光还原为甲醇";张麒等;《分子科学学报》;20210831;第37卷(第4期);英文摘要和第336-342页 * |
| "Enhancement of the visible light photocatalytic activity of Cu2O/BiVO4catalysts synthesized by ultrasonic dispersion method at room temperature";Huiquan Li et al.;《Materials Science and Engineering B》;20131114;第181卷;第1-8页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116889886A (zh) | 2023-10-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Synergy effect between adsorption and heterogeneous photo-Fenton-like catalysis on LaFeO3/lignin-biochar composites for high efficiency degradation of ofloxacin under visible light | |
| CN108479811B (zh) | 一种降解抗生素废水的z型声催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN102078807B (zh) | 负载Er3+：YAlO3/TiO2的光催化剂及其制备方法 | |
| CN108816265B (zh) | 钒酸铋/氮掺杂碳量子点/氧化亚铜双z型光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN101214441B (zh) | 一种钛铋铁系光催化剂的制备方法 | |
| CN111821982A (zh) | 一种氧化石墨烯-氧化铈-氧化铁复合材料、合成方法及其在催化降解性中的应用 | |
| CN113398914A (zh) | 一锅水热合成可见光催化剂的制备方法 | |
| CN113058655A (zh) | 一种BiOCl/Fe-MOFs复合催化材料的制备方法及应用 | |
| CN113398974A (zh) | 一种Fe掺杂g-C3N4光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Li et al. | Visible light assisted heterogeneous photo-Fenton-like degradation of Rhodamine B based on the Co-POM/N-TiO2 composites: Catalyst properties, photogenerated carrier transfer and degradation mechanism | |
| CN116889886B (zh) | 一种BiVO4/Cu2O/g-C3N4复合声催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111939937B (zh) | 一种锡酸锌/硫化铟带刺纳米花压电/光催化剂及其制备方法 | |
| CN108404948B (zh) | 一种(BiO)2CO3-BiO2-x复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114210322B (zh) | 高暴露{010}晶面的Bi0/Bi2MoO6{010}吸波材料及制备方法和应用 | |
| CN103055864A (zh) | 可见光活化的似砖型纳米铁酸铜光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN114588946A (zh) | 一种二价铁掺杂Fe-MOF基复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN114632508A (zh) | 一种桑葚状BiVO4微米棒状材料的制备方法及其光催化降解污染物应用 | |
| CN106732630B (zh) | Cu（I）改性光催化材料、其制备方法及其应用 | |
| CN111569890B (zh) | 一种氧化石墨烯-氧化铽-氧化铁复合材料、合成方法及其在催化降解中的应用 | |
| CN108745357A (zh) | 一种Ag/Bi2WO6光催化剂及其制备方法 | |
| CN110756206B (zh) | WO3改性Bi2O2CO3光催化剂制备方法及其应用 | |
| CN101792206A (zh) | 聚铜硅盐及其制备方法和其在水处理中的应用 | |
| CN113546615A (zh) | Bi2WO6/Black-TiO2复合催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113244929A (zh) | 铁铋氧化物Bi2Fe4O9的制备方法及在有机废水处理中的应用 | |
| CN115634625B (zh) | 一种碳酸钡-钛酸钡复合材料、制备方法及其应用 |
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 |