具有廣譜降解性能的鎢酸鉍/石墨烯光催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于可見(jiàn)光催化材料的合成技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種具有廣譜降解性能的鎢酸鉍/石墨烯光催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)藥、染料、印染和造紙等工業(yè)有機(jī)廢水排放量大、且含有大量對(duì)人體健康能夠產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)不良影響的難降解污染物,是造成水生態(tài)環(huán)境破壞、嚴(yán)重影響水資源利用的重大污染源。目前,傳統(tǒng)的好氧、厭氧生物處理技術(shù),對(duì)這類(lèi)難降解有機(jī)污染物的去除效果差,處理后的廢水水質(zhì)不能滿(mǎn)足國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。開(kāi)展難降解工業(yè)有機(jī)廢水的治理技術(shù)研究是當(dāng)今我國(guó)水污染控制領(lǐng)域的重要課題。
[0003]光催化氧化技術(shù)是去除工業(yè)有機(jī)廢水中難生物降解污染物的有效方法,且有望利用可再生的太陽(yáng)光資源,具有極大的開(kāi)發(fā)潛力和良好的應(yīng)用前景。在眾多新型光催化材料中,鉍系光催化劑以其種類(lèi)豐富、較高的光催化活性和優(yōu)良的可見(jiàn)光吸收能力,引起了研究者的廣泛關(guān)注。但如何進(jìn)一步提高其光量子效率和可見(jiàn)光催化性能,以滿(mǎn)足該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的要求,仍然是該類(lèi)光催化材料面臨的重大挑戰(zhàn)。因此,研究開(kāi)發(fā)高活性和廣譜性的太陽(yáng)光催化劑,是國(guó)內(nèi)外水處理領(lǐng)域的重要前沿課題。
[0004]研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于光催化材料,通過(guò)選擇合適的載體與之構(gòu)筑復(fù)合結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光響應(yīng)和提高光量子產(chǎn)率的一條有效途徑。石墨烯具有獨(dú)特的電子轉(zhuǎn)移特性、極大的比表面積、優(yōu)異的吸附性能和高透光性,是制備復(fù)合型光催化劑的理想載體。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種對(duì)多種有機(jī)物具有廣譜降解性能的鎢酸鉍/石墨烯光催化劑的制備方法。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案,具有廣譜降解性能的鎢酸鉍/石墨烯光催化劑的制備方法,其特征在于具體步驟為:(I)將0.97g Bi(NO3)3.2H20攪拌溶解在50mL冰醋酸水溶液中,該冰醋酸水溶液中冰醋酸與水的體積比為1: 4,然后將0.0017-0.034g氧化石墨烯加入到上述溶液中,超聲分散Ih得到溶液X; (2)將0.33g Na2WO4攪拌溶解在20mL水中得到透明澄清溶液Y; (3)將溶液Y加到溶液X中,繼續(xù)攪拌lOmin,用冰醋酸控制反應(yīng)體系的pH〈2,pH穩(wěn)定后轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯密閉反應(yīng)釜中于180°C加熱3h,自然冷卻至室溫,過(guò)濾,水和乙醇各洗三次,然后在恒溫干燥箱中于80°C干燥過(guò)夜制得鎢酸鉍/石墨烯光催化劑。
[0007]本發(fā)明制得的鎢酸鉍/石墨烯光催化劑具有層狀納米片組成的中空結(jié)構(gòu),而且具有可見(jiàn)光響應(yīng)的光催化性能,在太陽(yáng)光下具有高效降解羅丹明B和甲基橙染料廢水、磺胺和磺胺間甲氧基嘧啶制藥廢水和苯酚廢水的性能,并且無(wú)毒、高效低廉且廣譜適用,具有較強(qiáng)的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明實(shí)施例4制得的鎢酸鉍/石墨烯光催化劑的掃描電鏡圖,從圖中可以看到制備的鎢酸鉍/石墨烯光催化劑是由許多納米片組裝成的中空球;
圖2是本發(fā)明實(shí)施例4制得的鎢酸鉍/石墨烯光催化劑的XRD圖,由圖可知其特征衍射峰與斜方晶型Bi2WO6的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)卡片庫(kù)(JCPDS 39-0256)相一致,無(wú)其它雜質(zhì)峰出現(xiàn),證實(shí)制備的催化劑為較純凈的斜方晶型B i 2ff06 ;
圖3是本發(fā)明實(shí)施例4制得的含有1#%石墨烯的鎢酸鉍/石墨烯光催化劑在太陽(yáng)光照射下對(duì)羅丹明B(RhB)、甲基橙(MO)、苯酚、磺胺(SN)和磺胺間甲氧基嘧啶(SMM)的降解率曲線(xiàn);圖4是本發(fā)明實(shí)施例4制得的含有1#%石墨烯的鎢酸鉍/石墨烯光催化劑在太陽(yáng)光照射下對(duì)羅丹明B(RhB)、甲基橙(MO)、苯酚、磺胺(SN)和磺胺間甲氧基嘧啶(S麗)的總有機(jī)碳(TOC)去除率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明,但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例,凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0010]實(shí)施例1
將0.97g Bi(NO3)3.2H20攪拌溶解在50mL冰醋酸水溶液中制得溶液X,該冰醋酸水溶液中冰醋酸與水的體積為1:4;將0.33g Na2WO4攪拌溶解在20mL水中得到透明澄清溶液Y;然后將溶液Y緩慢倒入到溶液X中,繼續(xù)攪拌1min,用冰醋酸控制反應(yīng)體系的pH〈2,pH穩(wěn)定后轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯密閉反應(yīng)釜中于180°C加熱3h,自然冷卻至室溫,過(guò)濾,水和乙醇各洗三次,然后在恒溫干燥箱中于80°C干燥過(guò)夜制得純鎢酸鉍光催化劑。經(jīng)過(guò)自然太陽(yáng)光照射8h,對(duì)RhB和MO染料廢水去除率分別為97.63%和47.04%。
[0011]實(shí)施例2
將0.97g Bi(NO3)3.2H20攪拌溶解在50mL冰醋酸水溶液中,該冰醋酸水溶液中冰醋酸與水的體積為1:4,然后將0.0017g氧化石墨烯加入到上述溶液中,超聲分散Ih得到溶液X;將0.33g Na2WO4攪拌溶解在20mL水中得到透明澄清溶液Y;然后將溶液Y緩慢倒入到溶液X中,繼續(xù)攪拌1min,用冰醋酸控制反應(yīng)體系的pH〈2,pH穩(wěn)定后轉(zhuǎn)入聚四氟乙稀密閉反應(yīng)Il中于180°C加熱3h,自然冷卻至室溫,過(guò)濾,水和乙醇各洗三次,然后在恒溫干燥箱中于80°C干燥過(guò)夜制得含有0.25的%石墨烯的鎢酸鉍/石墨烯光催化劑。經(jīng)過(guò)自然太陽(yáng)光照射8h,對(duì)RhB和MO染料廢水去除率分別為99.01%和65.47%。
[0012]實(shí)施例3
將0.97g Bi(NO3)3.2H20攪拌溶解在50mL冰醋酸水溶液中,該冰醋酸水溶液中冰醋酸與水的體積為1:4,然后將0.0034g氧化石墨烯加入到上述溶液中,超聲分散Ih得到溶液X;將0.33g Na2WO4攪拌溶解在20mL水中得到透明澄清溶液Y;然后將溶液Y緩慢倒入到溶液X中,繼續(xù)攪拌1min,用冰醋酸控制反應(yīng)體系的pH〈2,pH穩(wěn)定后轉(zhuǎn)入聚四氟乙稀密閉反應(yīng)Il中于180°C加熱3h,自然冷卻至室溫,過(guò)濾,水和乙醇各洗三次,然后在恒溫干燥箱中于80°C干燥過(guò)夜制得含有0.5的%石墨烯的鎢酸鉍/石墨烯光催化劑。經(jīng)過(guò)自然太陽(yáng)光照射8h,對(duì)RhB和MO染料廢水去除率分別為99.63%和60.88%。
[0013]實(shí)施例4
將0.97g Bi(NO3)3.2H20攪拌溶解在50mL冰醋酸水溶液中,該冰醋酸水溶液中冰醋酸與水的體積為1:4,然后將0.0068g氧化石墨烯加入到上述溶液中,超聲分散Ih得到溶