專利名稱：一種光催化降解羅丹明b的催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光催化降解羅丹明B的催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人類社會(huì)的發(fā)展，化石能源的大量消耗，環(huán)境污染也接踵而來(lái)，成為人們不得不考慮的重點(diǎn)問(wèn)題。水是人們賴以生存的必要條件，從而水污染處理成為人類重點(diǎn)關(guān)注的工作。雖然我國(guó)對(duì)各種廢水的治理做了許多有益的工作，但治理能力的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于水體污染的速度。當(dāng)然其原因是多方面的，其中技術(shù)落后是主要原因之一，目前我國(guó)傳統(tǒng)的廢水處理方法按作用原理可分為物理法、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(méi)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(wèn)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(guò)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(wú)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(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、 無(wú)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(lái)有以下幾點(diǎn)(1)細(xì)菌的作用具有選擇性( 降解速度慢， 一般要數(shù)周或數(shù)月C3)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；芳香族化合物部分難以被降解。從目前國(guó)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)。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體多相光催化氧化可以作為一種環(huán)境友好的新技術(shù)，這種技術(shù)具有能耗低、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)條件溫和、實(shí)用范圍廣、可減少二次污染等優(yōu)點(diǎn)， 因而在環(huán)境治理方面日益受到人們的重視。半導(dǎo)體光催化技術(shù)和傳統(tǒng)的方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)①降解沒(méi)有選擇性，能使有害物質(zhì)完全分解，不會(huì)產(chǎn)生二次污染；②可以在常壓下操作，反應(yīng)條件溫和，減少了操作困難；③不需要大量消耗除光以外的其他物質(zhì)，可以降低能量和原材料的消耗；④能夠達(dá)到除毒、脫色、去臭的目的；⑤光催化劑具有廉價(jià)、無(wú)毒、穩(wěn)定以及可以重復(fù)利用等特點(diǎn)。專家們預(yù)言光催化氧化法是將來(lái)處理各類廢水最有效的方法之一。起初，二氧化鈦?zhàn)鳛樽钤绲墓饨到獠牧?，人們?duì)此進(jìn)行了大量研究，但是由于其光降解速率慢，對(duì)可見(jiàn)光的敏感度不好等缺點(diǎn)，不能達(dá)到實(shí)際水污染處理的應(yīng)用。而鉬酸鉍合成方法簡(jiǎn)單，原材料便宜，而且對(duì)可見(jiàn)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高效光催化降解羅丹明B的催化劑及其制備方法，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(jiǎn)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，其特征是催化劑是由摩爾比為10%的二氧化鈦(TiO2)負(fù)載在鉬酸鉍(Bi2MoO6)得到的。在可見(jiàn)光的誘導(dǎo)下，0. 1克的催化劑可以將100毫升濃度為 ΙΟ"5摩爾/升的羅丹明B在2小時(shí)完全降解。一種光催化降解羅丹明B的催化劑的制備方法為先將0. 005摩爾的硝酸鉍分散均勻到30毫升去離子水中，然后將5毫升0. 5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. 5毫摩爾的的鈦酸丁酯加入5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，將上述溶液裝入50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(guò)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(jiǎn)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


圖1為本發(fā)明的催化劑材料與純鉬酸鉍的X射線粉末衍射圖。圖2為本發(fā)明的催化劑和純鉬酸鉍在可見(jiàn)光誘導(dǎo)下光降解效果的比較圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的催化劑材料的合成
先將0. 005摩爾的硝酸鉍分散均勻到30毫升去離子水中，然后將5毫升0. 5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. 5毫摩爾的的鈦酸丁酯加入5毫升的乙醇，充分?jǐn)嚢杈鶆颍玫饺芤築。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，然后將上述溶液裝入 50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(guò)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所示，經(jīng)X射線粉末衍射測(cè)試表明，本發(fā)明的催化劑的衍射圖與純的鉬酸鉍基本一致，而且衍射圖中沒(méi)有出現(xiàn)二氧化鈦的峰，這可說(shuō)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(cè)試表明中其譜圖中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的二氧化鈦的峰。X射線熒光測(cè)試表明本發(fā)明的催化劑材料中二氧化鈦的含量為10% (摩爾比)。因此結(jié)合以上測(cè)試可證明本發(fā)明的催化劑材料是由摩爾比為10%的二氧化鈦負(fù)載在鉬酸鉍形成的新材料。在可見(jiàn)光的條件下，0.1克本發(fā)明的催化劑可以將100毫升的10_5摩爾/升的羅丹明B在2小時(shí)完全降解。本發(fā)明的材料制備是采用水熱法，其操作簡(jiǎn)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
1.一種光催化降解羅丹明B的催化劑，其特征是由摩爾比為10%的二氧化鈦負(fù)載在鉬酸鉍得到的，在可見(jiàn)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所述的一種光催化降解羅丹明B的催化劑的制備方法，其特征是 先將0. 005摩爾的硝酸鉍分散均勻到30毫升去離子水中，然后將5毫升0. 5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. 5毫摩爾的的鈦酸丁酯加入5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，將上述溶液裝入50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(guò)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
一種光催化降解羅丹明B的催化劑及其制備方法，是由摩爾比為10%的二氧化鈦(TiO2)負(fù)載在鉬酸鉍(Bi2MoO6)得到的。在可見(jiàn)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。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、本發(fā)明的催化劑是采用水熱法制備得到的，其操作簡(jiǎn)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；2、本發(fā)明的催化劑熱穩(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有機(jī)效果，比單一的鉬酸鉍(Bi2MoO6)催化效率提高了2倍。
文檔編號(hào)B01J23/31GK102357360SQ20111026392
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者丁琳, 代順臣, 張龍珠, 沈琴, 邢秋菊, 鄒建平 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)