一種新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備方法，包括以下步驟：（1）室溫下，稱取一定量的鉬酸鈉和硫脲，用去離子水配成溶液；（2）向步驟（1）所得溶液中加入一定量的六水合硝酸鈰，室溫下攪拌0.5?1h；（3）將步驟（2）所得混合溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，在160℃?200℃溫度下恒溫水熱反應(yīng)40h?50h；（4）離心、洗滌、干燥；（5）在400℃下煅燒2h，得到新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑。本發(fā)明催化劑的制備方法環(huán)保，簡單，成本低廉，產(chǎn)品純凈，在可見光下能夠有效去除水中有機(jī)污染物，催化劑具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)，人類面臨著能源和環(huán)境兩個非常嚴(yán)峻的問題，特別是有毒且難降解有機(jī)污染物(如多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、農(nóng)藥、染料等)引起的環(huán)境問題，已成為影響人類生存與健康的重大問題。
[0003]利用半導(dǎo)體氧化物材料在太陽光照射下表面能受激活化的特性，可有效地氧化分解有機(jī)污染物，與傳統(tǒng)的凈化環(huán)境處理方法相比，半導(dǎo)體光催化技術(shù)擁有反應(yīng)條件溫和、無二次污染、操作簡單和降解效果顯著等優(yōu)勢。自光催化技術(shù)開發(fā)以來，研究和應(yīng)用最多的光催化劑是T12,但T12在實際光催化技術(shù)應(yīng)用中卻存在著某些缺陷，如其光生電子與空穴非常容易復(fù)合，光催化反應(yīng)的量子效率很低，并且僅在紫外光范圍有響應(yīng)，而波長在400nm以下的紫外光部分不足太陽光總能量的5%，太陽光能量主要集中在400-700nm的可見光范圍，達(dá)總能量的43%。因此，研制可見光響應(yīng)的催化劑是提高太陽能利用率，最終實現(xiàn)光催化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。Q-MoO3的帶隙值約為2.92eV，是一種重要光催化半導(dǎo)體材料，且對環(huán)境無污染，具有著吸收全部紫外光以及一小部分可見光的能力，但依然具有光效率利用低以及光生電子的高復(fù)合率的缺點，導(dǎo)致MoO3的光量子效率低，限制了其在實際中的應(yīng)用。
[0004]申請?zhí)枮?01110044496.9的發(fā)明專利具體公開了一種CdS/Mo03復(fù)合光催化劑及其制備方法，該發(fā)明解決現(xiàn)了有利用光分解H2O制氫催化劑活性低、在可見光下產(chǎn)氫率低、不能降解有機(jī)污染物的問題，然而CdS本身會存在嚴(yán)重光腐蝕現(xiàn)象，限制了其應(yīng)用。近年來，Na0.5CeQ.5MO04作為一種稀土復(fù)合物，關(guān)于其相關(guān)研究大多數(shù)集中在發(fā)光器件的制備，然而，其作為一種功能材料在光催化方面的研究卻鮮見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供簡單易行，成本低廉，易操作，穩(wěn)定性好，可見光催化活性高的新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備方法。
[0006]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0007]—種新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)室溫下，稱取一定量的鉬酸鈉和硫脲，用去離子水配成溶液；
[0009](2)向步驟(I)所得溶液中加入一定量的六水合硝酸鈰，室溫下攪拌0.5-lh;
[0010](3)將步驟(2)所得混合溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，在160°C-200 V溫度下恒溫水熱反應(yīng)40h_50h;
[0011 ] (4)將水熱反應(yīng)所得產(chǎn)物離心、洗滌、干燥；
[0012](5)在400 °C下煅燒2h，得到新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑。
[0013]優(yōu)選地，步驟(2)中室溫攪拌0.5-lh。
[0014]優(yōu)選地，步驟(3)中恒溫水熱反應(yīng)溫度為180°C，時間為48h。
[0015]優(yōu)選地，步驟(4)中干燥溫度為60°C。
[0016]優(yōu)選地，步驟(4)中將水熱反應(yīng)所得產(chǎn)物離心，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌兩到三次。
[0017]采用上述制備方法制備的新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑應(yīng)用于降解水中污染物。
[0018]采用上述制備方法制備的新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的化學(xué)式為Na0.5Ce0.5M0O4/M0O3，屬于正交晶系。
[0019]由于以上技術(shù)方案的實施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0020]1、本發(fā)明制備的復(fù)合光催化劑為鉬酸鈰鈉/三氧化鉬，鉬酸鈰鈉的負(fù)載有效提高了鉬酸鈰鈉/三氧化鉬對可見光的吸收能力并且拓寬了其對可見光的吸收范圍；
[0021]2、鉬酸鈰鈉/三氧化鉬有著匹配的能帶結(jié)構(gòu)，因此它們之間能夠形成穩(wěn)定的異質(zhì)結(jié)，在可見光的激發(fā)下，NaQ.5CeQ.5Μοθ4和MoO3均能夠激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對，鉬酸鈰鈉有著較高的電導(dǎo)率，有利于光生載流子的轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步促進(jìn)電荷分離，提高其光催化性能，并且在可見光下能夠高效地降解RhB染料廢水；
[0022]3、本發(fā)明制備方法簡單易行，成本低廉，易操作推廣。
【附圖說明】
[0023]圖1為實施例1制備的鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；
[0024]圖2為實施例1制備的鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑以及MoO3和Na0.5Ce0.5Mo04的X射線衍射(XRD)圖；
[0025]圖3為實施例1制備的鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑與MoO3和NaQ.5CeQ.5Μοθ4在降解含有羅丹明B染料水溶液的活性對比圖；
[0026]其中，Co為羅丹明B染料的初始濃度，C為經(jīng)過可見光照射一段時間后測量的羅丹明B濃度，t為時間，曲線a為Na0.5CeQ.5Μοθ4的光降解情況，曲線b是MoO3的光降解情況，圖c為鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的光降解曲線。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0028]實施例1
[0029]新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備
[0030](I)室溫下，取3OmL的純水倒入燒杯中，在攪拌條件下加入2mmo I的鉬酸鈉和I Ommo I硫脲，配成溶液；
[0031 ] (2)向步驟(I)所得溶液中加入0.13mmol的六水合硝酸鈰，室溫下攪拌Ih;
[0032](3)將步驟(2)所得混合溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，在180°C下恒溫水熱反應(yīng)48h；
[0033](4)將水熱反應(yīng)所得產(chǎn)物離心，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌兩到三次，在60°C烘干得到樣品；
[0034](5)所得樣品在400°C下煅燒2h，得到新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑。
[0035]由附圖1所示，實施例1所制備的鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑，在MoO3片上有Na0.sCe0.5M0O4顆粒負(fù)載，SEM的觀察下MoO3片厚度在600nm_l.2μπι左右。
[0036]如附圖2所示鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑XRD中同時含有NaQ.5Ce0.5Mo04標(biāo)準(zhǔn)卡(JCPDS: 79-2242)和MoO3標(biāo)準(zhǔn)卡(JCPDS: 05-0508)，實施例1制備的鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的物相是Na0.sCe0.5Μοθ4和MoO3的復(fù)合物。
[0037]實施例2
[0038]新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備
[0039](I)室溫下，取30mL的純水倒入燒杯中，在攪拌條件下加入2mmol的鉬酸鈉和I Ommo I硫脲，配成溶液；
[0040](2)向步驟(I)所得溶液中加入0.27mmol的六水合硝酸鈰，室溫下攪拌Ih;
[0041 ] (3)將步驟(2)所得混合溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，在160°C下恒溫水熱反應(yīng)50h；
[0042](4)將水熱反應(yīng)所得產(chǎn)物離心，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌兩到三次，在60°C烘干得到樣品；
[0043](5)所得樣品在400°C下煅燒2h，得到新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑。
[0044]所制得催化劑組成與實施例1一致，物理性質(zhì)和催化活性相似。
[0045]實施例3
[0046]新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備
[0047](I)室溫下，取3OmL的純水倒入燒杯中，在攪拌條件下加入2mmo I的鉬酸鈉和I Ommo I硫脲，配成溶液；
[0048](2)向步驟(I)所得溶液中加入0.54mmol的六水合硝酸鈰，室溫下攪拌Ih;
[0049](3)將步驟(2)所得混合溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，在200°C下恒溫水熱反應(yīng)40h；
[0050](4)將水熱反應(yīng)所得產(chǎn)物離心，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌兩到三次，在60°C烘干得到樣品；
[0051](5)所得樣品在400°C下煅燒2h，得到新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑。
[0052]所制得催化劑組成與實施例1一致，物理性質(zhì)和催化活性相似。
[0053]將實施例1制備的鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑與MoO3和NaQ.5CeQ.5Mo04分別對降解含有羅丹明B染料(RhB)水溶液的活性進(jìn)行測試。
[0054]測試過程:稱取實施例1制備的樣品、MoO3和NatL5Ce0.5Μοθ4各0.lg，分別加入200mlRhB水溶液，其中RhB濃度為7.5mg/L，先避光攪拌30min，使染料在催化劑表面達(dá)到吸附/脫附平衡，然后開啟氙燈光源，在紫外光照射下進(jìn)行光催化反應(yīng)，上清液用分光光度計檢測。根據(jù)Lambert-Beer定律，有機(jī)物特征吸收峰強(qiáng)度的變化，可以定量計算其濃度變化，當(dāng)吸光物質(zhì)相同、厚度相同時，可以用吸光度的變化直接表示溶液濃度的變化。因為羅丹明B在554nm處有一個特征吸收峰，所以可以利用吸光度的變化來衡量溶液中羅丹明B的濃度變化。
[0055]測試結(jié)果如附圖3所示，橫坐標(biāo)為紫外光照射時間，縱坐標(biāo)為經(jīng)過紫外光照射一段時間后測量的RhB濃度值與RhB的初始濃度的比值。從附圖3可以看出，光照90min后，鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑降解RhB高達(dá)92%，與MoO3和Na0.5Ce0.5M0O4，鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑對RhB具有較高的催化活性。
[0056]本發(fā)明制備方法簡單易行，成本低廉，易操作，制備的鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑穩(wěn)定性好，可見光催化活性高。
[0057]以上對本發(fā)明做了詳盡的描述，但本發(fā)明不限于上述的實施例。凡根據(jù)本發(fā)明的精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (I)室溫下，稱取一定量的鉬酸鈉和硫脲，用去離子水配成溶液； (2 )向步驟(I)所得溶液中加入一定量的六水合硝酸鋪，室溫下攪拌0.5-lh; (3)將步驟(2)所得混合溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，在160°C-200°C溫度下恒溫水熱反應(yīng)40h-50h; (4)將水熱反應(yīng)所得產(chǎn)物離心、洗滌、干燥； (5 )在400°C下煅燒2h，得到新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(2 )中室溫攪拌0.5-1 h。3.根據(jù)權(quán)要求I所述的新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中恒溫水熱反應(yīng)溫度為180°C，時間為48h。4.根據(jù)權(quán)要求I所述的新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中干燥溫度為60°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鉬酸鈰鈉/三氧化鉬復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中將水熱反應(yīng)所得產(chǎn)物離心，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌兩到三次。
【文檔編號】B01J23/28GK105944712SQ201610343107
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】滕飛, 楊黎明, 楊洋, 闞艷東, 徐娟
【申請人】南京信息工程大學(xué)