本發(fā)明屬于有機(jī)物污染物降解技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

以光催化降解的方法處理工業(yè)廢水、廢氣中的有機(jī)物，近年來引起人們重視，通過對(duì)結(jié)構(gòu)和形貌控制以及摻雜等可改進(jìn)催化劑的光催化性能，在光催化降解有機(jī)污染物的研究中，金屬分散度和催化劑在染料溶液中的分散狀況都是影響其光降解染料分子催化活性的關(guān)鍵因素。納米光催化材料比一般光催化材料在促進(jìn)光催化反應(yīng)的活性作用上主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一從上述光催化機(jī)理來看，氧化、還原作用的強(qiáng)弱取決于光生電子和空穴的濃度。顯然光催化劑顆粒尺寸越小，總表面積越大，光吸收效率越高，并且電子和空穴移動(dòng)到表面的幾率也越大。粉末石墨烯因其比表面積大，逐漸成為研究的焦點(diǎn)，使得光催化技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。20世紀(jì)70年代以來，利用金屬光催化劑氧化水中污染物的工作日益為人們所重視，其優(yōu)點(diǎn)主要在于：首先，利用金屬光催化劑氧化降解水中污染物不同于單純的物理方法、化學(xué)方法和生物方法的水處理，處理流程簡單，無二次污染，處理速度比微生物法快；其次，金屬光催化劑氧化可以處理各種無機(jī)和有機(jī)污染物使其礦化，是一種氧化處理方法，最關(guān)鍵的是光催化氧化過程有可能利用太陽光資源，節(jié)能且無污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)羅丹明B的降解率高、降解時(shí)間短的石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi光催化劑的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi光催化劑的制備方法，包括以下步驟：①85~100℃下將石墨烯加入到濃硫酸與濃硝酸的混酸中，石墨烯與混酸的重量比0.5~2︰1，2~8小時(shí)后過濾，洗滌，干燥，得改性石墨烯；②將硝酸銀、硝酸鉍溶于無水乙醇中，得到硝酸銀和硝酸鉍的混合溶液，硝酸銀和硝酸鉍的混合溶液中硝酸銀的濃度為0.3~1mol/L，將步驟①制備的改性石墨烯按固液比1g︰20ml~1g︰30ml加入到硝酸銀和硝酸鉍的混合溶液中，超聲分散1~2h，得A液；③將NaOH溶于70~75%（體積分?jǐn)?shù)）乙醇中，得到B液，B液中NaOH的濃度為1.5~2mol/L；④攪拌條件下將B液滴入A液中，得到C液，其中，B液中NaOH與A液中硝酸銀的摩爾比為2~4︰1；⑤向C液中加入CTAB和絲氨酸，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，180~200℃下水熱反應(yīng)2~4h，過濾、洗滌、干燥后即得石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi 光催化劑。

優(yōu)選的，所述步驟②中硝酸銀、硝酸鉍的摩爾比為1~3︰1。

優(yōu)選的，所述步驟⑤中CTAB與絲氨酸的質(zhì)量比為1~1.5︰1，CTAB與C液的固液比為8~10g︰1L。

優(yōu)選的，所述步驟①中濃硫酸與濃硝酸的體積比為2~4︰1；濃硫酸的濃度為98wt%，濃硝酸的濃度為69wt％。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：通過將Ag-Bi光催化劑負(fù)載在石墨烯上，避免了普通的Ag-Bi光催化劑尺寸較大、分散性較差、容易團(tuán)聚缺點(diǎn)；通過加入CTAB和絲氨酸，結(jié)合水熱反應(yīng)條件，制備出了選擇性較高的石墨烯負(fù)載的四十八面體形貌的Ag-Bi光催化劑，通過控制Ag-Bi的比例，該光催化劑在紫外光源下對(duì)羅丹明B的降解率顯示出很好的催化活性，具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1制備的石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi光催化劑的透射電鏡照片；

圖2為為實(shí)施例1制備的石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi光催化劑的XRD圖；

圖3為實(shí)施例1制備的石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi光催化劑對(duì)羅丹明B的降解效果圖；

圖4為對(duì)照實(shí)驗(yàn)1制備的石墨烯負(fù)載的Ag-Bi 光催化劑的透射電鏡照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。

實(shí)施例1

一種石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi光催化劑的制備方法，包括以下步驟：①90℃下將石墨烯加入到濃硫酸與濃硝酸的混酸（濃硫酸與濃硝酸的體積比為3︰1，濃硫酸的濃度為98wt%，濃硝酸的濃度為69wt％）中，石墨烯與混酸的重量比1︰1，5小時(shí)后過濾，洗滌，干燥，得改性石墨烯；②將硝酸銀、硝酸鉍（硝酸銀、硝酸鉍的摩爾比為1︰1）溶于無水乙醇中，得到硝酸銀和硝酸鉍的混合溶液，硝酸銀和硝酸鉍的混合溶液中硝酸銀的濃度為0.5mol/L，將步驟①制備的改性石墨烯按固液比1g︰25ml加入到硝酸銀和硝酸鉍的混合溶液中，超聲分散1h，得A液；③將NaOH溶于70%乙醇中，得到B液，B液中NaOH的濃度為1.5mol/L；④攪拌條件下將B液滴入A液中，得到C液，其中，B液中NaOH與A液中硝酸銀的摩爾比為4︰1；⑤向C液中加入CTAB和絲氨酸（CTAB與絲氨酸的質(zhì)量比為1.2︰1，CTAB與C液的固液比為8g︰1L），攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，200℃下水熱反應(yīng)4h，過濾、洗滌、干燥后即得石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi 光催化劑。

對(duì)照例1

對(duì)照例1與實(shí)施例1的不同之處在于，步驟⑤中不加入CTAB和絲氨酸，將C液直接轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中，200℃下水熱反應(yīng)4h，過濾、洗滌、干燥。

對(duì)照例1制備的石墨烯負(fù)載的Ag-Bi光催化劑如圖4所示，從圖4可以看出，制備出的光催化劑形貌為不規(guī)則形狀。

實(shí)施例2

一種石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi光催化劑的制備方法，包括以下步驟：①85~100℃下將石墨烯加入到濃硫酸與濃硝酸的混酸（濃硫酸與濃硝酸的體積比為3︰1，濃硫酸的濃度為98wt%，濃硝酸的濃度為69wt％）中，石墨烯與混酸的重量比2︰1，8小時(shí)后過濾，洗滌，干燥，得改性石墨烯；②將硝酸銀、硝酸鉍（硝酸銀、硝酸鉍的摩爾比為3︰1）溶于無水乙醇中，得到硝酸銀和硝酸鉍的混合溶液，硝酸銀和硝酸鉍的混合溶液中硝酸銀的濃度為0.3mol/L，將步驟①制備的改性石墨烯按固液比1g︰20ml加入到硝酸銀和硝酸鉍的混合溶液中，超聲分散1.5h，得A液；③將NaOH溶于75%乙醇中，得到B液，B液中NaOH的濃度為2mol/L；④攪拌條件下將B液滴入A液中，得到C液，其中，B液中NaOH與A液中硝酸銀的摩爾比為2︰1；⑤向C液中加入CTAB和絲氨酸（CTAB與絲氨酸的質(zhì)量比為1︰1，CTAB與C液的固液比為8g︰1L），攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，180℃下水熱反應(yīng)2h，過濾、洗滌、干燥后即得石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi光催化劑。

實(shí)施例3

一種石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi光催化劑的制備方法，包括以下步驟：①85~100℃下將石墨烯加入到濃硫酸與濃硝酸的混酸（濃硫酸與濃硝酸的體積比為3︰1，濃硫酸的濃度為98wt%，濃硝酸的濃度為69wt％）中，石墨烯與混酸的重量比0.5︰1，2小時(shí)后過濾，洗滌，干燥，得改性石墨烯；②將硝酸銀、硝酸鉍（硝酸銀、硝酸鉍的摩爾比為2︰1）溶于無水乙醇中，得到硝酸銀和硝酸鉍的混合溶液，硝酸銀和硝酸鉍的混合溶液中硝酸銀的濃度為1mol/L，將步驟①制備的改性石墨烯按固液比1g︰30ml加入到硝酸銀和硝酸鉍的混合溶液中，超聲分散2h，得A液；③將NaOH溶于70%乙醇中，得到B液，B液中NaOH的濃度為1.5mol/L；④攪拌條件下將B液滴入A液中，得到C液，其中，B液中NaOH與A液中硝酸銀的摩爾比為2.5︰1；⑤向C液中加入CTAB和絲氨酸（CTAB與絲氨酸的質(zhì)量比為1.5︰1，CTAB與C液的固液比為10g︰1L），攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，200℃下水熱反應(yīng)4h，過濾、洗滌、干燥后即得石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi 光催化劑。

降解試驗(yàn)

實(shí)施例1制備的石墨烯負(fù)載的具有四十八面體形貌的Ag-Bi光催化劑在紫外光源照射下對(duì)羅丹明B的降解實(shí)驗(yàn)步驟如下：將濃度為10mg/L的羅丹明B溶液100mL加入光催化儀器反應(yīng)管內(nèi)，然后加入經(jīng)水熱反應(yīng)制備的Ag-Bi光催化劑0.02g，超聲分散4min，在暗室中靜態(tài)吸附30min后達(dá)到反應(yīng)吸附平衡，開啟紫外光源及磁力攪拌裝置，光照過程中每間隔20min取樣，離心分離后取上層清液在羅丹明B最大吸收波長l=554nm處，使用722N可見分光光度計(jì)測定樣品吸光度，并通過公式：DC=[(A₀-A_i)/A₀]′100%完成降解率的計(jì)算，其中為A₀為10mg/L的羅丹明B溶液的吸光度，A_i為定時(shí)取樣時(shí)測定的羅丹明B溶液的吸光度。在254nm波長紫外光下照射2小時(shí)，羅丹明B的降解率為97.8%。