/BiOBr磁性光催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合光催化劑及其制備方法，具體涉及一種ZnFe204/Bi0Br磁性光催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，水中微量有毒有害物質(zhì)對(duì)于人類健康和環(huán)境的威脅已經(jīng)不容忽視。
[0003]申請(qǐng)?zhí)枮?01110020036.2的發(fā)明專利公開了一種B1Br/B1Cl復(fù)合光催化劑的制備及其應(yīng)用方法，其以BiClJP BiBr 3為原料，通過水解、沉淀、固液分離以及干燥等步驟，制備得到B1Br/B1Cl復(fù)合光催化劑，該光催化劑可用于降解水中有機(jī)物，特別是水中微量有毒有害難降解有機(jī)物的處理。但是該發(fā)明提供的B1Br/B1Cl復(fù)合光催化劑在完成降解水中微量有毒有害物質(zhì)后，殘留在水中，無法通過簡(jiǎn)單操作將其分離回收，可能造成二次污染，對(duì)人類健康和環(huán)境依然存在一定危害。
[0004]鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，一方面提供一種ZnFe204/B1Br磁性光催化劑的制備方法，具體包括以下步驟:
[0006]a.將ZnCljP FeCl 3.6Η20以摩爾比為1:0.5-3的比例溶解于乙二醇溶液中，攪拌均勻，得到溶液A ;
[0007]b.將NaAc和聚乙二醇加入所述溶液A，攪拌均勻，得到溶液B ;
[0008]c.將所述溶液B轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，加熱反應(yīng)得到溶液C及沉淀D ;
[0009]d.分離所述溶液C及所述沉淀D，并洗滌所述沉淀D，干燥，所述沉淀D為ZnFe204;
[0010]e.將Bi (Ν03)3.5Η20和所述沉淀D以摩爾比為1:0.6-1.2的比例溶解到醋酸溶液中，攪拌均勻，得到溶液E ;
[0011 ] f.將KBr以2倍于所述所述沉淀D的摩爾比，加入到所述溶液E中，攪拌均勻，常溫陳化，得到溶液F及沉淀G ;
[0012]g.分離所述溶液F及所述沉淀G，洗滌沉淀G，干燥，即得ZnFe204/Bi0Br光催化材料。
[0013]較佳的，所述步驟a中使用的所述乙二醇還可為乙二醇、水、甲醇、正丁醇、正辛醇中的任意一種或多種。
[0014]較佳的，所述聚乙二醇可為聚乙二醇20000。
[0015]較佳的，所述步驟d和步驟g中洗滌所述沉淀D和所述沉淀G所使用的洗滌劑是乙醇。
[0016]較佳的，所述步驟c中所述的加熱反應(yīng)的條件為120_250°C下反應(yīng)2_14個(gè)小時(shí)。
[0017]較佳的，所述步驟f中所述的陳化時(shí)間為1-12小時(shí)。
[0018]較佳的，所述步驟d和所述步驟g中所述的干燥方法為真空干燥。
[0019]較佳的，所述步驟g中所述分離溶液G及沉淀F的方法為磁性分離。
[0020]較佳的，所述步驟e中所述的醋酸溶液的濃度為每100ml含有l(wèi)_15ml醋酸。
[0021]另一方面，提供一種ZnFe204/Bi0Br磁性光催化劑。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0023]1.本發(fā)明在常溫條件下簡(jiǎn)單共沉淀法將半導(dǎo)體材料B1Br和磁性材料ZnFe204進(jìn)行復(fù)合，得到一種磁性光催化材料；
[0024]2.本發(fā)明制備的磁性光催化材料在可見光照射下能有效地降解有機(jī)染料廢水中的羅丹明B，并在外加磁場(chǎng)的磁性作用下可實(shí)現(xiàn)高效回收和重復(fù)循環(huán)使用，降低了催化材料的使用成本，為環(huán)境中有機(jī)污染物的去除提供了新的光催化材料；
[0025]3.本發(fā)明的合成方法簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)，且條件易于控制，成本低廉，有利于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用；
[0026]4.本發(fā)明制得的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料具有較高的可見光催化活性，較好的磁性可分離性和循環(huán)穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0027]圖1為實(shí)施例1-11所制備光催化材料的X-射線粉末衍射圖譜；
[0028]圖2.為實(shí)施例1-11所制備光催化材料的掃描電鏡圖譜；
[0029]圖3.為實(shí)施例1-11所制備光催化材料的高分辨透射電鏡圖譜；
[0030]圖4.為實(shí)施例1所制備光催化材料的磁力曲線圖譜；
[0031]圖5為實(shí)施例1所制備光催化材料在不同投加濃度條件下對(duì)模擬羅丹明B有機(jī)染料廢水的去除曲線；
[0032]圖6為實(shí)施例1所制備光催化材料在不同pH值條件下對(duì)模擬羅丹明B有機(jī)染料廢水的去除曲線；
[0033]圖7為實(shí)施例1所制備光催化材料循環(huán)對(duì)羅丹明B進(jìn)行六次實(shí)驗(yàn)的光催化降解效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]—種ZnFe204/Bi0Br磁性光催化劑的制備方法，具體包括以下步驟:
[0035]a.將ZnCljP FeCl 3.6Η20以摩爾比為1:0.5-3的比例溶解于乙二醇溶液中，攪拌均勻，得到溶液A ;
[0036]b.將NaAc和聚乙二醇加入所述溶液A，攪拌均勻，得到溶液B ;
[0037]c.將所述溶液B轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，加熱反應(yīng)得到溶液C及沉淀D ;
[0038]d.分離所述溶液C及所述沉淀D，并使用乙醇洗滌所述沉淀D，干燥，所述沉淀D為ZnFe204；
[0039]e.將Bi (Ν03)3.5Η20和所述沉淀D以摩爾比為1:0.6-1.2的比例溶解到醋酸溶液中，攪拌均勻，得到溶液E ;
[0040]f.將KBr以2倍于所述所述沉淀D的摩爾比，加入到所述溶液E中，攪拌均勻，陳化，得到溶液F及沉淀G;
[0041 ] g.分離所述溶液F及所述沉淀G，使用乙醇洗滌沉淀G，干燥，即得ZnFe204/Bi0Br光催化材料。
[0042]所述步驟a中使用的所述乙二醇還可為乙二醇、水、甲醇、正丁醇、正辛醇中的任意一種或多種。
[0043]所述聚乙二醇可為聚乙二醇20000。
[0044]所述步驟c中所述的加熱反應(yīng)的條件為120_250°C下反應(yīng)2_14個(gè)小時(shí)。
[0045]所述步驟f中所述的陳化時(shí)間為1-12小時(shí)。
[0046]所述步驟的和所述步驟g中所述的干燥方法為真空干燥。
[0047]所述步驟g中所述分離溶液G及沉淀F的方法為磁性分離。
[0048]所述步驟e中所述的醋酸溶液的濃度為每100ml含有l(wèi)_15ml醋酸。
[0049]實(shí)施例1
[0050]將2.5mmol的ZnCljP 5mmolFeCl 3.6Η20溶解于40mL的乙二醇溶液中，攪拌均勻，得到溶液A ;
[0051]稱取3.6g的NaAc和1.0g聚乙二醇20000，將其倒入上述溶液A，并攪拌均勻，隨后將此溶液機(jī)械攪拌30min，得到溶液B ;
[0052]將所述溶液B轉(zhuǎn)移至50mL的反應(yīng)釜中，200°C下反應(yīng)8小時(shí)，分離溶液C及沉淀D，將沉淀D用無水乙醇洗3次，在60°C下干燥6h，得到的沉淀D為ZnFe204，備用；
[0053]稱取2mmol ZnFe204和 2mmol 的 Bi (NO 3) 3.5H20 超聲分散到 100mL 含 5mL 醋酸的水溶液中，室溫下攪拌均勻，得到溶液E ;
[0054]稱取2mmol KBr,將其倒入上述溶液E，并攪拌均勻，隨后將此溶液機(jī)械攪拌60min，陳化3h，得到溶液F及沉淀G ;
[0055]將溶液F及沉淀G磁性分離，將得到的沉淀G用去離子水和乙醇洗3次，最后在60°C中干燥12小時(shí)，即得到ZnFe204/Bi0Br光催化材料。
[0056]所述ZnFe204/Bi0Br的X-射線粉末衍射圖譜如圖1所示，其掃描電鏡圖譜如圖2所示，其高分辨透射電鏡圖譜如圖3所示，其磁力曲線如圖4所示，其在不同投加濃度條件下對(duì)模擬羅丹明B有機(jī)染料廢水的去除曲線如圖5所示，在不同pH值條件下對(duì)模擬羅丹明B有機(jī)染料廢水的去除曲線如圖6所示，其對(duì)羅丹明B進(jìn)行六次實(shí)驗(yàn)的光催化降解效果圖如圖7所示。
[0057]實(shí)施例2
[0058]將2.5mmol 的 ZnCljP 1.25mmolFeCl 3.6H20 溶解于 40mL 的乙二醇溶液中，攪拌均勻，得到溶液A ;
[0059]稱取3.6g的NaAc和1.0g聚乙二醇20000，將其倒入上述溶液A，并攪拌均勻，隨后將此溶液機(jī)械攪拌30min，得到溶液B ;
[0060]將所述溶液B轉(zhuǎn)移至50mL的反應(yīng)釜中，200°C下反應(yīng)8小時(shí)，分離溶液C及沉淀D，將沉淀D用無水乙醇洗3次，在60°C下干燥6h，得到的沉淀D為ZnFe204，備用；
[0061 ]稱取 2mmol ZnFe204和 2mmol 的 Bi (NO 3) 3.5H20 超聲分散到 100mL 含 5mL 醋酸的水溶液中，室溫下攪拌均勻，得到溶液E ;
[0062]稱取2mmol KBr，將其倒入上述溶液E，并攪拌均勻，隨后將此溶液機(jī)械攪拌60min，陳化3h，得到溶液F及沉淀G ;
[0063]將溶液F及沉淀G磁性分離得，將得到的沉淀G用去離子水和乙醇洗3次，最后在60°C中干燥12小時(shí)，即得到ZnFe204/Bi0Br光催化材料。
[0064]所述ZnFe204/Bi0Br的X-射線粉末衍射圖譜如圖1所示，其掃描電鏡圖譜如圖2所示，其高分辨透射電鏡圖譜如圖3所示。
[0065]實(shí)施例3
[0066]將2.5mmol的ZnCljP 7.5mmolFeCl 3.6H20溶解于40mL的乙二醇溶液中，攪拌均勻，得到溶液A ;
[0067]稱取3.6g的NaAc和1.0g聚乙二醇20000，將其倒入上述溶液A，并攪拌均勻，隨后將此溶液機(jī)械攪拌30min，得到溶液B ;
[0068]將所述溶液B轉(zhuǎn)移至50mL的反應(yīng)釜中，200°C下反應(yīng)8小時(shí)，分離溶液C及沉淀D，將沉淀D用無水乙醇洗3次，在60°C下干燥6h，得到的沉淀D為ZnFe204，備用；
[0069]稱取2mmol ZnFe204和 2mmol 的 Bi (NO 3) 3.5H20 超聲分散到 100mL 含 5mL 醋