專利名稱：一種三元異質(zhì)結(jié)構(gòu)光降解有機(jī)物催化劑TiO₂-Bi₂MoO₆/Bi_3.64Mo_0.36O_6.55及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光降解有機(jī)物催化劑及其制備方法，尤其涉及一種三元異質(zhì)結(jié)構(gòu)光降解有機(jī)物催化劑5%Ti02-Bi2MO06/Bi3.64MOa 36 06.55及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活生平的提高，工業(yè)廢水和生活污水占環(huán)境污染的重要部分，成為人們不得不考慮的重要問題。在我國，對(duì)于污水的處理一般采取物理法、化學(xué)法和生物法三大類。例如，物理法中的用活性炭對(duì)有毒物質(zhì)進(jìn)行吸附，這種方法只是把污染物從一相轉(zhuǎn)移到另一相，污染物本身并沒有得到徹底降解，吸附污染物之后的活性炭的處理也是個(gè)問題；而化學(xué)法常涉及到使用化學(xué)藥劑，在化學(xué)反應(yīng)過程中對(duì)污染物進(jìn)行氧化或者還原降解，改變污染物的形態(tài)，將它們變成無毒或微毒的新物質(zhì)，或者轉(zhuǎn)化成容易與水分離的形態(tài)，從而達(dá)到處理的目的。但這種方法需要大量的化學(xué)藥劑，運(yùn)行成本較高，不適合大規(guī)模范圍使用，同時(shí)，也有可能產(chǎn)生二次污染。眾所周知，利用微生物代謝作用，使廢水中的有機(jī)污染物和無機(jī)營養(yǎng)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)的方法稱為生物處理法，這是當(dāng)前比較新穎的水處理方法，然而生物降解仍存在著一定的局限性，概括起來有以下幾點(diǎn)(1)細(xì)菌的作用具有選擇性O(shè))降解速度慢，一般要數(shù)周或數(shù)月( 對(duì)有些有毒物質(zhì)只能部分降解，并且可能形成有毒性的中間產(chǎn)物；(4)芳香族化合物部分難以被降解。從目前國內(nèi)運(yùn)行狀況看，這三種處理方法雖然有些工藝己較成熟，但各有其局限性，運(yùn)行成本也不算低， 處理效率也是高低不等，特別是不能有效地去除水中低濃度且生物難降解的一些有機(jī)污染物。因此，發(fā)展新型實(shí)用的環(huán)保處理技術(shù)仍然是人們追求的目標(biāo)。1972年Fujishima和Honda在Nature雜志上發(fā)表了關(guān)于TiA電極上光分解水的論文，標(biāo)志著光催化新時(shí)代的開始。1976年Carey等報(bào)導(dǎo)了在紫外光的照射下，水中的多氯聯(lián)苯、氯代烷烴等能夠在TiO2光催化劑的存在下發(fā)生有效的脫氯反應(yīng)，這一研究的報(bào)道使人們認(rèn)識(shí)到了半導(dǎo)體催化劑對(duì)有機(jī)污染物的礦化消除功能。自此以后，利用半導(dǎo)體光催化降解和消除環(huán)境中的污染物便成為了半導(dǎo)體光催化研究中最活躍的領(lǐng)域。但由于TiO2的寬禁帶(3. 2eV)，只能響應(yīng)387. 5 nnl以下的紫外光，對(duì)太陽光譜中占絕大部分的可見光則利用效率較低，從而限制了納米TW2的工業(yè)化應(yīng)用發(fā)展。因此開發(fā)出高效的可見光誘導(dǎo)的光催化劑具有深遠(yuǎn)的意義。而鉬酸鉍合成方法簡單，原材料便宜，而且對(duì)可見光有很好的吸收，成為人們研究的又一個(gè)熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種三元異質(zhì)結(jié)構(gòu)光降解有機(jī)物催化劑TiO2-Bi2MoO6/ Bi,64Moo.3606.55及其制備方法，為有機(jī)物的催化降解提供了一種新材料。本發(fā)明的材料是采用水熱法制備的，其操作簡單、生產(chǎn)成本低廉、產(chǎn)率較高，其光催化降解速率高，適合擴(kuò)大化生產(chǎn)的要求。
本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，其特征是催化劑是由二氧化鈦(TiO2)和兩種不同結(jié)構(gòu)的鉬酸鉍(Bi2MoO6和Bi3.64MoQ.3606.55)組成的，其中二氧化鈦為總的鉍元素摩爾數(shù)的5%。在可見光的誘導(dǎo)下，0. 1克的催化劑可以將100毫升濃度為10_5摩爾/升的羅丹明B在2小時(shí)完全降解。一種三元異質(zhì)結(jié)構(gòu)光降解有機(jī)物催化劑5%Ti02-Bi2MO06/Bi3.64MO(1.3606.55的制備方法為先將5毫摩爾的硝酸鉍分散均勻到15毫升去離子水中，然后將10毫升0. 25摩爾/ 升的鉬酸銨溶液緩慢加入到上述的水溶液中，攪拌均勻得到A溶液。將0. 125毫摩爾的的鈦酸丁酯加入10毫升的乙醇，充分?jǐn)嚢杈鶆颍玫饺芤築。然后將溶液B緩慢倒如溶液A中， 常溫?cái)嚢?0分鐘，加入5摩爾/升的氫氧化鈉溶液，將溶液的pH值調(diào)制7. 5，將上述溶液裝入100毫升的聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，然后放入150°C的馬弗爐中煅燒5小時(shí)。將煅燒后的樣品進(jìn)行多次過濾、洗滌后放入馬弗爐中300°C煅燒5小時(shí)，得到目標(biāo)催化劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、本發(fā)明的材料制備是采用水熱法，其操作簡單、生產(chǎn)成本低廉、產(chǎn)率較高，純度也很高以及重復(fù)性好，適合擴(kuò)大化生產(chǎn)的要求；2、本發(fā)明的材料熱穩(wěn)定性好，而且耐酸、耐堿性強(qiáng)；3、本發(fā)明所得到的催化劑具有較好的光催化降解羅丹明B的效果。


圖1為本發(fā)明的催化劑材料與兩種不同結(jié)構(gòu)鉬酸鉍的X射線粉末衍射圖。圖2為本發(fā)明的催化劑和其他在可見光誘導(dǎo)下光降解效果的比較圖。圖3為本發(fā)明的催化劑負(fù)載不同量的二氧化鈦的拉曼光譜圖。在圖2 中 1、催化劑 ZABi2MoO6ZBi3 64Moci siO6 55 3, Bi2MoO6 4、5%Ti02-Bi2Mo06 5、Bi3.64Mo0.3606.55 6、5%Ti02-Bi3.64Mo0.3606.55。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的催化劑材料的合成
先將5毫摩爾的硝酸鉍分散均勻到15毫升去離子水中，然后將10毫升0. 25摩爾/升的鉬酸銨溶液緩慢加入到上述的水溶液中，攪拌均勻得到A溶液。將0. 125毫摩爾的的鈦酸丁酯加入10毫升的乙醇，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到溶液B。然后將B溶液緩慢倒如A中，常溫?cái)嚢?0分鐘，加入5摩爾/升的氫氧化鈉溶液，將溶液的pH值調(diào)制7. 5，將上述溶液裝入 100毫升的聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，然后放入150°C的馬弗爐中煅燒5小時(shí)。將煅燒后的樣品進(jìn)行多次過濾、洗滌后放入馬弗爐中300°C煅燒5小時(shí)，得到目標(biāo)催化劑。如圖1、圖2、圖3所示，經(jīng)X射線粉末衍射測試表明，本發(fā)明的催化劑的衍射圖是兩種不同結(jié)構(gòu)的鉬酸鉍的混合物(Bi2MoO6和Bi3. 64Mo0. 3606.55)，而且衍射圖中沒有出現(xiàn)二氧化鈦的峰，這可說明本發(fā)明的催化劑材料不是鉬酸鉍和二氧化鈦的混合物。另外拉曼光譜測試表明中其譜圖中沒有發(fā)現(xiàn)明顯的二氧化鈦的峰。X射線熒光測試表明本發(fā)明的催化劑材料中二氧化鈦為總的鉍元素摩爾數(shù)的5% (摩爾比)。因此結(jié)合以上測試可證明本發(fā)明的催化劑材料是由摩爾比為5%的二氧化鈦負(fù)載在鉬酸鉍(Β 2ΜΟ(^ΠΜ3.64ΜΟ(1.36 06.55)形成的三元異質(zhì)結(jié)構(gòu)新材料。在可見光的條件下，0. 1克的催化劑體系可以將100毫升的10_5摩爾/升的羅丹明B在2小時(shí)完全降解。制備是采用一步水熱法，其操作簡單、生產(chǎn)成本低廉、合成的產(chǎn)率較高，純度也很高以及重復(fù)性好，適合擴(kuò)大化生產(chǎn)的要求；本發(fā)明的材料熱穩(wěn)定性好，而且耐酸、耐堿性強(qiáng)；本發(fā)明所得到的材料具有較好的光催化降解有機(jī)物效果，為以后的光降解污水中的有機(jī)污染物提供新材料源泉。
權(quán)利要求
1.一種三元異質(zhì)結(jié)構(gòu)光降解有機(jī)物催化劑5%Ti02-Bi2MO06/Bi3.64MO(1.36 06.55，它由二氧化鈦和兩種不同結(jié)構(gòu)的Bi2MoO6與Bi3.64Moa 36 06.55組成的，其中二氧化鈦為總的鉍元素摩爾數(shù)的2. 5%，在可見光的誘導(dǎo)下，對(duì)羅丹明B具有很好的降解效果。
2.—種權(quán)利要求1所述的三元異質(zhì)結(jié)構(gòu)光降解有機(jī)物催化劑5%Ti02-Bi2Mo06/ Bi,64Moo.3606.55的制備方法，其特征是先將5毫摩爾的硝酸鉍分散均勻到15毫升去離子水中，然后將10毫升0. 25摩爾/升的鉬酸銨溶液緩慢加入到上述的水溶液中，攪拌均勻得到 A溶液，將0. 125毫摩爾的的鈦酸丁酯加入10毫升的乙醇，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到溶液B，然后將溶液B緩慢倒如溶液A中，常溫?cái)嚢?0分鐘，加入5摩爾/升的氫氧化鈉溶液，將溶液的 PH值調(diào)制7. 5，將上述溶液裝入100毫升的聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，然后放入150°C的馬弗爐中煅燒5小時(shí)，將煅燒后的樣品進(jìn)行多次過濾、洗滌后放入馬弗爐中300°C煅燒5小時(shí)，得到目標(biāo)催化劑。
全文摘要
一種三元異質(zhì)結(jié)構(gòu)光降解有機(jī)物催化劑5%TiO2-Bi2MoO6/Bi3.64Mo0.36O6.55，是由二氧化鈦(TiO2)和兩種不同結(jié)構(gòu)的鉬酸鉍(Bi2MoO6和Bi3.64Mo0.36O6.55)組成的，其中二氧化鈦為總的鉍元素摩爾數(shù)的5%。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、本發(fā)明的催化劑是首次別報(bào)道的具有三元異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光降解有機(jī)物催化劑；2、本發(fā)明的催化劑是采用一步水熱法直接合成，其操作簡單、生產(chǎn)成本低廉、合成的產(chǎn)率較高，純度也很高以及重復(fù)性好，適合擴(kuò)大化生產(chǎn)的要求；3、本發(fā)明的催化劑熱穩(wěn)定性好，而且耐酸、耐堿性強(qiáng)；4、本發(fā)明所得到的催化劑具有較好的光催化降解有機(jī)效果，比單一的二氧化鈦、鉬酸鉍(Bi2MoO6和Bi3.64Mo0.36O6.55)和三者之間的任意組合(TiO2-Bi2MoO6、TiO2-Bi3.64Mo0.36O6.55和Bi2MoO6/Bi3.64Mo0.36O6.55)都有更高的催化效果。
文檔編號(hào)B01J23/31GK102500361SQ20111033983
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者丁琳, 代順臣, 張龍珠, 林方程, 邢秋菊, 鄒建平 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)