一種負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布的制備方法。按硝酸:水:硝酸鉍＝1:2.8～28:0.2～1質(zhì)量份數(shù)量取，混合，超聲得到硝酸鉍溶液；按硝酸:水:偏釩酸銨＝1:2.8～28:0.05～0.25質(zhì)量份數(shù)量取，混合，超聲得到偏釩酸銨溶液。將偏釩酸銨溶液緩慢滴加至硝酸鉍溶液中，得到偏釩酸銨與硝酸鉍的混合溶液，然后加入尿素，攪勻后，升溫至30～100℃，加入3×3cm活性炭無(wú)紡布10～20片，反應(yīng)6～15h后置于襯有聚四氟乙烯內(nèi)膽的水熱釜中，于110～240℃下進(jìn)行水熱反應(yīng)6～24h后分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌產(chǎn)物，最后干燥得到負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布。本發(fā)明環(huán)境友好、條件溫和，操作易控，所得負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布在可見(jiàn)光范圍內(nèi)有良好光催化性能而有效降解清除有機(jī)污染物。
【專利說(shuō)明】一種負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布的制備方法，屬材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]光催化技術(shù)是一種解決環(huán)境和能源問(wèn)題的有效途徑。新型可見(jiàn)光響應(yīng)型半導(dǎo)體材料能在可見(jiàn)光范圍內(nèi)被直接激發(fā)產(chǎn)生光生載流子，具有較好的可見(jiàn)光光催化活性，能直接用于可見(jiàn)光光解水和有機(jī)污染物降解等。光催化降解清除有毒有機(jī)污染物將能經(jīng)濟(jì)有效地解決環(huán)境問(wèn)題。早在1972年，日本科學(xué)家Fujishima和Honda就發(fā)現(xiàn)了 TiO2在紫外光光照下使水分解產(chǎn)生氫氣和分解其它物質(zhì)。但由于TiO2材料的禁帶寬度較寬，僅在紫外光范圍內(nèi)有響應(yīng)，而紫外光范圍內(nèi)的能量不到太陽(yáng)光總能量的5%，這嚴(yán)重限制了 TiO2材料在光催化領(lǐng)域的進(jìn)一步實(shí)際應(yīng)用。從太陽(yáng)能的利用效率來(lái)看，BiVO4是一種極具應(yīng)用前景的可見(jiàn)光光催化材料。它們的s電子能級(jí)與O2p能級(jí)匹配，形成連續(xù)抬升的價(jià)帶，因此能縮小帶隙。近年來(lái)，BiVO4的制備方法已有較多報(bào)道。例如“一種微波水熱法合成單斜相釩酸鉍光催化劑粉體的方法”(中國(guó)發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)?201110136863.8)、“一種制備花狀BiVO4的表面活性劑輔助醇-水熱法”(中國(guó)發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)?200910243645.7)、“一種釩酸鉍粉體及其制備方法”(中國(guó)發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)?200810048418.4)、“具有可見(jiàn)光催化降解污染物性能的表面疏水性釩酸鉍的合成方法”(中國(guó)發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)?201010144955.6)等。然而，這些方法所制得的釩酸鉍缺少孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其光催化效率不高。姚明明等發(fā)明了“一種合成碳摻雜單斜相介孔釩酸鉍的方法”(中國(guó)發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)?201310096318.X)，改善了光催化材料的孔結(jié)構(gòu)，東華大學(xué)的何瑾馨等將釩酸鉍與活性炭結(jié)合發(fā)明了 “一種活性炭自組裝釩酸鉍水處理劑的制備方法”(中國(guó)發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)?201110126883.7)，這種材料可以利用活性炭的豐富孔結(jié)構(gòu)提高光催化效率，但依舊存在不易回收再利用的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于公開(kāi)一種工藝簡(jiǎn)單、光催化效率高、易回收利用的負(fù)載單斜相釩酸鉍活性炭無(wú)紡布布的制備方法。本發(fā)明將釩酸鉍負(fù)載到活性炭無(wú)紡布上，提高了光催化效率，方便回收再利用，損耗率低。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明以硝酸鉍和偏釩酸銨為原料，以活性炭無(wú)紡布為基底，通過(guò)水熱法制備負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布。
[0005]具體的工藝是按如下步驟進(jìn)行的:
[0006]按硝酸冰:硝酸秘=1:2.8?28:0.2?I的質(zhì)量份數(shù)量取,混合,超聲30min得到硝酸秘溶液。按硝酸:水:偏f凡酸銨=1:2.8?28:0.05?0.25質(zhì)量份數(shù)量取,混合,超聲IOmin得到偏釩酸銨溶液。將偏釩酸銨溶液緩慢滴加至硝酸鉍溶液中，得到偏釩酸銨與硝酸鉍的混合溶液，其中偏釩酸銨和硝酸鉍的質(zhì)量比為1:1。將溶液混合均勻后，加入尿素，其中尿素與硝酸鉍的質(zhì)量比為1.5:1，攪拌均勻后，將溫度升高至30?100°C，加入3X3cm活性炭無(wú)紡布10?20片，反應(yīng)6?15h后置于襯有聚四氟乙烯內(nèi)膽的水熱釜中，于110?240°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)6?24h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌產(chǎn)物，然后50?120°C干燥3?24h得到負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布。上述所用原料均為市售工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
[0007]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0008]1.由于本發(fā)明將單斜相釩酸鉍負(fù)載到活性炭無(wú)紡布上，活性炭無(wú)紡布具有很豐富的孔結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的大多為粉體材料而孔結(jié)構(gòu)缺少導(dǎo)致其光催化效率不高的釩酸鉍相比，本發(fā)明提供的負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布，具有較高的光催化效率，并且回收再利用不方便。
[0009]2.本發(fā)明通過(guò)水熱法來(lái)制備單斜相釩酸鉍并負(fù)載在活性炭無(wú)紡布上，具有操作方便的優(yōu)點(diǎn)，并且釩酸鉍負(fù)載均勻，附著牢固，方便回收再利用，并且回收再利用損耗率低。
[0010]3.由于本發(fā)明方法制得的負(fù)載單斜相釩酸鉍活性炭無(wú)紡布具有良好的光催化性能，因此將其應(yīng)用于污水染料羅丹明B處理時(shí)，在可見(jiàn)光光照150min后，降解率高達(dá)95%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
[0012]按硝酸:水:硝酸鉍=1:28:0.2的質(zhì)量份數(shù)量取，混合，超聲30min得到硝酸鉍溶液。按硝酸:水:偏f凡酸銨=1:28:0.05質(zhì)量份數(shù)量取,混合,超聲IOmin得到偏f凡酸銨溶液。將偏釩酸銨溶液緩慢滴加至硝酸鉍溶液中，得到偏釩酸銨與硝酸鉍的混合溶液，其中偏鑰;酸銨和硝酸秘的質(zhì)量比為1:1。將溶液混合均勻后，加入尿素，其中尿素與硝酸秘的質(zhì)量比為1.5:1，攪拌均勻后，將溫度升高至30°C，加入3 X 3cm活性炭無(wú)紡布10片，反應(yīng)6h后置于襯有聚四氟乙烯內(nèi)膽的水熱釜中，與110°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)6h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌產(chǎn)物，然后在50°C下干燥3h得到負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布。上述所用原料均為市售工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
[0013]實(shí)施例2
[0014]按硝酸:水:硝酸鉍=1:22:0.35的質(zhì)量份數(shù)量取，混合，超聲30min得到硝酸鉍溶液。按硝酸:水:偏f凡酸銨=1:22:0.087質(zhì)量份數(shù)量取,混合,超聲IOmin得到偏I(xiàn)凡酸銨溶液。將偏釩酸銨溶液緩慢滴加至硝酸鉍溶液中，得到偏釩酸銨與硝酸鉍的混合溶液，其中偏fL酸銨和硝酸秘的質(zhì)量比為1:1。將溶液混合均勻后，加入尿素，其中尿素與硝酸秘的質(zhì)量比為1.5:1，攪拌均勻后，將溫度升高至50°C，加入3 X 3cm活性炭無(wú)紡布12片，反應(yīng)8h后置于襯有聚四氟乙烯內(nèi)膽的水熱釜中，與140°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)8h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌產(chǎn)物，然后在80°C下干燥8h得到負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布。上述所用原料均為市售工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
[0015]實(shí)施例3
[0016]按硝酸:水:硝酸鉍=1:15:0.5的質(zhì)量份數(shù)量取，混合，超聲30min得到硝酸鉍溶液。按硝酸:水:偏f凡酸銨=I: 15:0.125質(zhì)量份數(shù)量取,混合,超聲IOmin得到偏f凡酸銨溶液。將偏釩酸銨溶液緩慢滴加至硝酸鉍溶液中，得到偏釩酸銨與硝酸鉍的混合溶液，其中偏鑰;酸銨和硝酸秘的質(zhì)量比為1:1。將溶液混合均勻后，加入尿素，其中尿素與硝酸秘的質(zhì)量比為1.5:1，攪拌均勻后，將溫度升高至80°C，加入3 X 3cm活性炭無(wú)紡布15片，反應(yīng)12h后置于襯有聚四氟乙烯內(nèi)膽的水熱釜中，與180°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)15h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌產(chǎn)物，然后在100°C下干燥12h得到負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布。上述所用原料均為市售工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
[0017]實(shí)施例4
[0018]按硝酸:水:硝酸鉍=1:11:0.7的質(zhì)量份數(shù)量取，混合，超聲30min得到硝酸鉍溶液。按硝酸:水:偏f凡酸銨=1:11:0.17質(zhì)量份數(shù)量取,混合,超聲IOmin得到偏f凡酸銨溶液。將偏釩酸銨溶液緩慢滴加至硝酸鉍溶液中，得到偏釩酸銨與硝酸鉍的混合溶液，其中偏鑰;酸銨和硝酸秘的質(zhì)量比為1:1。將溶液混合均勻后，加入尿素，其中尿素與硝酸秘的質(zhì)量比為1.5:1，攪拌均勻后，將溫度升高至100°C，加入3 X 3cm活性炭無(wú)紡布18片，反應(yīng)15h后置于襯有聚四氟乙烯內(nèi)膽的水熱釜中，與210°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)18h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌產(chǎn)物，然后在110°C下干燥18h得到負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布。上述所用原料均為市售工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
[0019]實(shí)施例5
[0020]按硝酸:水:硝酸鉍=1:2.8:1的質(zhì)量份數(shù)量取，混合，超聲30min得到硝酸鉍溶液。按硝酸:水:偏f凡酸銨=1:2.8:0.25質(zhì)量份數(shù)量取,混合,超聲IOmin得到偏f凡酸銨溶液。將偏釩酸銨溶液緩慢滴加至硝酸鉍溶液中，得到偏釩酸銨與硝酸鉍的混合溶液，其中偏鑰;酸銨和硝酸秘的質(zhì)量比為1:1。將溶液混合均勻后，加入尿素，其中尿素與硝酸秘的質(zhì)量比為1.5:1，攪拌均勻后，將溫度升高至100°C，加入3 X 3cm活性炭無(wú)紡布20片，反應(yīng)15h后置于襯有聚四氟乙烯內(nèi)膽的水熱釜中，與240°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌產(chǎn)物，然后在120°C下干燥24h得到負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布。上述所用原料均為市售工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
[0021]應(yīng)用測(cè)試分析表明，稱取上述實(shí)施例1-5中所得負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布，置于50mL濃度為2X 10_5mOl/L羅丹明B溶液的比色管中，采用400W金鹵燈作為光源(λ MOOnm)。在光催化反應(yīng)開(kāi)始前，避光磁力攪拌，進(jìn)行暗反應(yīng)0.5h，測(cè)試分析表明，在可見(jiàn)光光照150min后，降解率均高達(dá)95%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布的制備方法，其特征在于:按硝酸:水:硝酸秘=1:2.8?28:0.2?I質(zhì)量份數(shù)量取,混合,超聲30min得到硝酸秘溶液；按硝酸:水:偏釩酸銨=1:2.8?28:0.05?0.25質(zhì)量份數(shù)量取，混合，超聲IOmin得到偏釩酸銨溶液；量取偏鑰;酸銨:硝酸秘=1:1質(zhì)量比，將偏鑰;酸銨溶液緩慢滴加至硝酸秘溶液中，得到偏鑰；酸銨與硝酸秘的混合溶液，再將尿素加入混合溶液，尿素的加入量為尿素:硝酸秘=1.5:1質(zhì)量比，攪拌均勻后，將溫度升高至30?100°C，加入3 X 3cm活性炭無(wú)紡布10?20片，反應(yīng)6?15h后置于襯有聚四氟乙烯內(nèi)膽的水熱釜中，于110?240°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)6?24h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌產(chǎn)物，然后50?120°C干燥3?24h得到負(fù)載單斜相釩酸鉍的活性炭無(wú)紡布； 上述所用原料均為市售工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】B01J37/10GK103962121SQ201410175385
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】劉超, 劉明賢, 甘禮華 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)