專利名稱：：光催化凈水材料MoO₃的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，具體是一種光催化凈水材料Mo03納米材料的制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：近年來，水污染的控制與治理已成為人類急需解決的重要問題。染料廢水是公認(rèn)的較難處理的工業(yè)廢水之一，特別是含陽離子型難生化降解的染料廢水，本身對微生物產(chǎn)生毒害作用，而采用混凝處理效果也不理想，故多采用Fenton氧化等高級氧化技術(shù)處理或預(yù)處理，但這些降解技術(shù)反應(yīng)復(fù)雜且需消耗其它化學(xué)物質(zhì)。以半導(dǎo)體材料作為光催化劑進(jìn)行的光催化氧化-還原反應(yīng)，以其獨(dú)特的性能成為一種具有廣闊應(yīng)用前景及最為有效的環(huán)境污染治理新技術(shù)之一。光催化氧化-還原技術(shù)是利用太陽光或其它光作為能源，在常溫常壓下將有機(jī)污染物完全氧化至C02、H20及無毒產(chǎn)物，而催化劑自身又可重復(fù)利用的技術(shù)，是近年來國際上最為活躍的研究領(lǐng)域之一。此方法能處理多種污染物，適用范圍廣，特別是對難降解的有機(jī)染料有很好的氧化分解作用。光催化技術(shù)具有操作簡單，無二次污染等突出優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保方面有相當(dāng)誘人的應(yīng)用前景。該領(lǐng)域的研究方興未艾，其中高效催化材料是目前的研究前沿之一。Mo03本身具有較強(qiáng)的表面吸附性能，在光催化領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。除用于光催化降解有機(jī)污染物外，Mo03作為一種n型半導(dǎo)體氧化物，還可用做光催化抗菌材料。目前國內(nèi)外對光催化劑的研究主要集中在納米材料方面，如納米Ti02、ZnO、CdS等。采用納米材料作催化劑具有粒徑小、密度小、比表面積大、反應(yīng)活性高、選擇性強(qiáng)等許多優(yōu)點(diǎn)。但納米材料做催化劑由于其顆粒小，易懸浮于水中而很難分離。粒徑較大的催化劑，雖易于分離，但催化活性又較低。解決這一矛盾的方法一般采用對納米催化劑進(jìn)行負(fù)載的辦法，但往往催化活性會受到一定程度的影響。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供光催化凈水材料Mo03的制備方法及其應(yīng)用。采用表面活性劑模板法實(shí)現(xiàn)了納米顆粒的自組裝；利用Mo03納米材料自身的光催化性能，在降解廢水中的有機(jī)物的同時(shí)達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。所得到的Mo03納米催化劑可循環(huán)使用，具有處理效果好，穩(wěn)定性高，使用成本低，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下光催化凈水材料Mo03的制備方法，其特征在于室溫下，制備鉬酸銨水溶液，向其中添加表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨，混合均勻；攪拌下滴加稀鹽酸溶液，至出現(xiàn)大量沉淀，收集沉淀物，反復(fù)洗滌、干燥，制得前驅(qū)物；焙燒前驅(qū)物，獲得光催化凈水材料Mo03。所述的洗滌采用丙酮洗滌，所述的干燥是指在5(^C下干燥，所述的焙燒是指400。C焙燒前驅(qū)物。光催化凈水材料Mo03的制備方法，其特征在于室溫下，制備鉬酸銨水溶液，向其中添加表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨，混合均勻；攪拌下滴加稀鹽酸溶液，至出現(xiàn)大量沉淀，收集沉淀物，反復(fù)洗滌、干燥，制得前驅(qū)物；焙燒前驅(qū)物，獲得光催化凈水材料Mo03。所述的洗滌采用丙酮洗滌，所述的干燥是指在50QC下干燥，所述的焙燒是指40(TC焙燒前驅(qū)物。光催化凈水材料Mo03的應(yīng)用，其特征在于用于含有機(jī)染料的廢液的處理。將光催化凈水材料Mo03放入含有機(jī)染料的廢液中，只需太陽光照射，光催化凈水材料Mo03即能使有機(jī)染料催化降解。通大氣條件下對有機(jī)染料的催化降解率更高。將本發(fā)明制備的Mo03納米材料進(jìn)行脫色率測定將5mg的本發(fā)明制備的Mo03納米材料與未自組裝的Mo03納米材料分別添加入有機(jī)染料溶液，對20mg/L的有機(jī)染料原溶液和脫色后的溶液進(jìn)行了紫外-可見(UV-vis)光譜分析。觀察有無光照條件下染料加入Mo03樣品后的顏色變化，測定光照前后溶液的吸光度，進(jìn)而計(jì)算Mo03的脫色率<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(A為脫色后的吸光度，A。為原溶液的吸光度)UV-vis光譜測量表明Mo03納米顆粒與本發(fā)明制備的Mo03微米棒的光脫色性能相近(表)；將自組裝的Mo03微米棒反復(fù)循環(huán)使用5次，其脫色率基本未變。由此可見，這種自組裝的Mo03微米棒作為有機(jī)染料脫色的光催化劑性能穩(wěn)定，可重復(fù)使用。實(shí)驗(yàn)中，本發(fā)明制備的微米棒在光催化反應(yīng)后約3小時(shí)即開始沉降，而未組裝的Mo03納米顆粒需要3天才開始沉降,且Mo03納米顆粒不易從溶液中分離，需要離心分離。顯見，納米顆粒組裝成的Mo03微米棒容易沉降分離，便于循環(huán)使用，是理想的染料脫色催化劑。表光照下正交相Mo03對各種染料的催化脫色率(D%)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本發(fā)明中Mo03催化劑制備方法簡單，光催化凈水效率高，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。附圖為本發(fā)明制備的自組裝Mo03微米棒的掃描電鏡照片。具體實(shí)施方式納米Mo03材料的合成室溫下，稱取4.023g的鉬酸銨溶于40inL蒸餾水中，混合均勻，滴加2.0mL左右的6mol/L的鹽酸，邊滴加邊攪拌至出現(xiàn)大量沉淀。抽濾，所得沉淀用無水乙醇或丙酮洗滌2-3遍，50。C干燥，制得前驅(qū)物。在40(TC下對前驅(qū)物進(jìn)行熱處理，獲得產(chǎn)物。通過XRD檢測可知其為正交相Mo03。光催化凈水材料Mo03的制備方法反應(yīng)條件與上述實(shí)驗(yàn)基本一致，只是先添加0.004-0.006g的表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)于反應(yīng)液中，再滴加稀鹽酸進(jìn)行溶液酸化。所的沉淀用丙酮反復(fù)洗滌，千燥后的前驅(qū)物在400'C下焙燒3h，獲得自組裝產(chǎn)物。XRD檢測證明其為正交相Mo03。光催化凈水實(shí)驗(yàn)多相光催化過程主要分為兩類氣-固相光催化和液-固相光催化，前者用于氧化的物種是02，后者用于氧化的主要物種是H20。實(shí)例1.對20mg/L的結(jié)晶紫染料溶液的光催化降解實(shí)驗(yàn)將5mg的Mo03催化劑加入10mL此染料溶液中，在敞口試管中進(jìn)行太陽光照射。以Mo03納米顆粒為催化劑在光照lh后，CODcr去除率為77.3e/。，相同條件下以自組裝的Mo03微米棒為催化劑，CODo去除率為91.9W。顯然，自組裝的后Mo03材料對有機(jī)染料的光降解性能有明顯的提高。將自組裝的Mo03微米棒回收后反復(fù)循環(huán)使用5次，其CODcr去除率基本未變，說明這種Mo03微米棒作為有機(jī)染料降解的光催化劑性能穩(wěn)定，可重復(fù)使用。實(shí)例2.對20mg/L的剛果紅染料溶液的光催化降解實(shí)驗(yàn)將5mg的自組裝的MoO3催化劑加入10mL此染料溶液中，在敞口試管中進(jìn)行太陽光照射l小時(shí)，剛果紅溶液的脫色率達(dá)到91.5%，相應(yīng)的CODcr去除率為80。/。。當(dāng)催化過程中僅光照不通大氣時(shí)，剛果紅溶液的脫色率僅為23%，相應(yīng)的CODcr去除率降為12。/。。由此證實(shí)在剛果紅催化脫色過程中02有助于其光催化降解。實(shí)例3.利用結(jié)晶紫、鹽酸奈爾藍(lán)、羅丹明B、番紅花紅T、剛果紅染料的混合溶液模擬染料廢水(其濃度為20mg/L)進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)將5mg的自組裝的Mo03催化劑加入10mL此染料溶液中，在敞口試管中進(jìn)行太陽光照射1小時(shí)。結(jié)果顯示該催化劑對各有機(jī)染料的脫色率均達(dá)到80%以上，對模擬染料.廢水的CODCr去除率可達(dá)到94.7%，并且BOD5去除率亦達(dá)到97.2%。權(quán)利要求1、光催化凈水材料MoO3的制備方法，其特征在于室溫下，制備鉬酸銨水溶液，向其中添加表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨，混合均勻；攪拌下滴加稀鹽酸溶液，至出現(xiàn)大量沉淀，收集沉淀物，反復(fù)洗滌、干燥，制得前驅(qū)物；焙燒前驅(qū)物，獲得光催化凈水材料MoO3。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的光催化凈水材料Mo03的制備方法，其特征在于所述的洗滌采用丙酮洗滌，所述的干燥是指在50QC下干燥，所述的焙燒是指400'C焙燒前驅(qū)物。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述方法所制得的光催化凈水材料Mo03的應(yīng)用，其特征在于用于含有機(jī)染料的廢液的處理。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的光催化凈水材料Mo03的應(yīng)用，其特征在于只需太陽光照射，光催化凈水材料Mo03即能使有機(jī)染料催化降解。5、根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的光催化凈水材料Mo03的應(yīng)用，其特征在于通大氣條件下對有機(jī)染料的催化降解率更高。全文摘要本發(fā)明公開了一種光催化凈水材料MoO₃的制備方法及其應(yīng)用，是在室溫下，先制備鉬酸銨水溶液，向其中添加表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨，混合均勻；攪拌下滴加稀鹽酸溶液，至出現(xiàn)大量沉淀，收集沉淀物，反復(fù)洗滌、干燥，制得前驅(qū)物；焙燒前驅(qū)物，獲得光催化凈水材料MoO₃。可用于含有機(jī)染料的廢液的處理，對各有機(jī)染料的脫色率均達(dá)到80％以上，對模擬染料廢水的COD_Cr去除率可達(dá)到94.7％，并且BOD₅去除率亦達(dá)到97.2％。本發(fā)明中催化劑制備方法簡單，光催化凈水效率高，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。文檔編號C02F1/30GK101125683SQ200710024038公開日2008年2月20日申請日期2007年7月14日優(yōu)先權(quán)日2007年7月14日發(fā)明者宋繼梅,媛胡申請人:安徽大學(xué)