光催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)環(huán)保光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種負(fù)載型天然沸石/NiFe204/Bi202C03光催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)治理環(huán)境污染的技術(shù)方法相比，光催化技術(shù)能夠?qū)⒂袡C(jī)污染物催化降解為二氧化碳和水，具有成本低、高效和不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，已成為治理環(huán)境污染，尤其是廢水污染的重要方法。近年來(lái)，新型光催化劑的研究引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，其在光解水和降解有機(jī)污染物的應(yīng)用方面更是受到了廣泛研究。Bi2O2CO3是一種新型的Aurivillius型氧化物光催化材料，其禁帶寬度為3.4eV，在紫外光區(qū)具有較強(qiáng)的光吸收性能，表現(xiàn)了較好的光催化活性。當(dāng)Bi2O2CO3受到能量不低于其帶隙的光照射時(shí)，會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴，具有較強(qiáng)的還原性和氧化性，能直接將有機(jī)污染物降解成無(wú)毒無(wú)害的水和二氧化碳，在光解水制氫和降解有機(jī)污染物等方面具有重要的發(fā)展前景。
[0003]但是納米Bi2O2CO3*催化劑在使用過(guò)程中一方面容易團(tuán)聚致使光催化活性降低，另一方面由于其粒徑太小導(dǎo)致其分離及回收再生困難，所以用于廢水處理時(shí)，必須將Bi2O2CO3,載于一定的載體上才能使用。天然沸石屬于架狀鋁硅酸鹽礦物，具有孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)良的離子交換和吸附性，比表面積大等特點(diǎn)，成為光催化劑牢固負(fù)載和均勻分散的理想載體。以天然沸石作為Bi2O2CO3*催化劑的載體，可以使Bi 2020)3光催化劑與天然沸石牢固結(jié)合，進(jìn)而使其光催化性能更加穩(wěn)定持久；另外，在廢水處理應(yīng)用中，還可以利用天然沸石的孔道結(jié)構(gòu)和吸附性能將廢水中的有機(jī)物有效地吸附到Bi2O2CO3光催化劑的表面，增加光催化劑與污染物的接觸幾率，達(dá)到提高光降解效率和降解速率的目的，同時(shí)還可以大大降低光催化劑的制備成本。盡管將Bi2O2CO3,載在沸石上可以提高其光催化活性，然而在工程應(yīng)用上，懸浮體系光催化劑粉末使用后需要過(guò)濾將其分離回收，在分離過(guò)程中相當(dāng)一部分光催化劑流失，同時(shí)回收的光催化劑活性也有所降低。近年來(lái)，一種高效、快速且經(jīng)濟(jì)的磁分離技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。如果將一種磁性組分負(fù)載在Bi2O2CO3光催化劑表面，不但可以避免光催化劑顆粒間的團(tuán)聚，提高其光催化活性，還可以增加Bi2O2CO3*催化劑的沉降速率，并利用磁分離技術(shù)將其從廢水處理體系中快速分離出，解決了光催化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)鍵問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種光催化活性高且易于分離回收并重復(fù)使用的負(fù)載型天然沸石/NiFe2(VBi2O2O)3光催化劑。
[0005]本發(fā)明解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供了一種操作簡(jiǎn)單、易于控制且成本低廉的負(fù)載型天然沸石/NiFe204/Bi202C03*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，一種負(fù)載型天然沸石/NiFe2O4/Bi2O2CO3光催化劑，其特征在于是通過(guò)將Bi 2020)3與負(fù)載有軟磁性NiFe 204的天然沸石復(fù)合而形成的，其中天然沸石與軟磁性NiFe2O4的質(zhì)量比為5-15:1，負(fù)載有軟磁性NiFe 204的天然沸石與Bi2O2CO3的質(zhì)量比為1-3:1。
[0007]本發(fā)明所述的負(fù)載型天然沸石/NiFe204/Bi202C0j催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟:(I)將硝酸鎳和硝酸鐵按摩爾比1:2的比例與去離子水混合均勻得到混合溶液，再向混合溶液中加入天然沸石，然后向混合體系中加入乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)，其中EDTA的加入量與硝酸鎳的摩爾比為1.5:1，將所得的混合體系在80°C的水浴中保持12h得到濕凝膠，濕凝膠經(jīng)110°C干燥得到干凝膠，然后將干凝膠于500°C煅燒Ih后得到負(fù)載有軟磁性NiFe2O4的天然沸石；(2)在攪拌條件下將五水硝酸鉍和尿素按摩爾比1:3的比例與去離子水混合均勻得到混合溶液，向混合溶液中加入氨水調(diào)節(jié)混合溶液的pH值為4，在攪拌條件下將步驟(I)制得的負(fù)載有軟磁性NiFe2O4的天然沸石加入到混合溶液中，將所得的混合體系轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，然后將水熱反應(yīng)釜放入微波消解儀中于180-200°C微波反應(yīng)10-30min，經(jīng)冷卻、過(guò)濾、洗滌、干燥后得到具有高催化活性的負(fù)載型天然沸石/NiFe204/Bi202C03 光催化齊IJ。
[0008]進(jìn)一步限定，步驟(I)的混合溶液中硝酸鎳的摩爾濃度為0.05mol/Lo
[0009]進(jìn)一步限定，步驟(I)中加入天然沸石的量為軟磁性NiFe2O4質(zhì)量的5_15倍。
[0010]進(jìn)一步限定，步驟(2)的混合溶液中硝酸鉍的摩爾濃度為0.05mol/Lo
[0011]進(jìn)一步限定，步驟(2)中加入負(fù)載有軟磁性NiFe2O4的天然沸石的量為Bi 2020)3質(zhì)量的1_3倍。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):1、天然沸石較強(qiáng)的吸附吸性能可以維持Bi2O2CO3懸浮體系較高的光催化效率；2、利用磁性技術(shù)來(lái)分離回收光催化劑，簡(jiǎn)化分離過(guò)程，降低操作費(fèi)用；3、本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于控制且成本低廉。
【具體實(shí)施方式】
[0013]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。
[0014]實(shí)施例1
(1)將物質(zhì)的量分別為0.1 X 10 2H1l和0.2X 10 2mol的硝酸鎳和硝酸鐵用去離子水配成混合溶液，混合溶液中硝酸鎳的摩爾濃度為0.05mol/L，再向混合溶液中加入相當(dāng)于上述體系軟磁性NiFe2O4質(zhì)量5倍的天然沸石，然后向混合體系中加入0.15X10 2mol EDTAj^所得的混合體系在80°C的水浴中保持12h得到濕凝膠，濕凝膠經(jīng)110°C干燥得干凝膠，然后將干凝膠于500°C煅燒Ih后得到負(fù)載有軟磁性NiFe2O4的天然沸石；
(2)在攪拌條件下將物質(zhì)的量分別為0.55X 10 2mol和1.65X 10 2mol的硝酸鉍和尿素用去離子水配成混合溶液，混合溶液中硝酸鉍的摩爾濃度為0.05mol/L,向混合溶液中加入氨水調(diào)節(jié)混合溶液的pH值為4，然后加入1.406g步驟(I)