一種可見光催化復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及作為光催化劑復(fù)合材料三氧化二鐵包覆的二氧化硅/氯氧化鉍的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境污染是影響當(dāng)今人類生存與發(fā)展的焦點(diǎn)問題之一。光催化技術(shù)具有催化活性高、穩(wěn)定性好、環(huán)境友好等特點(diǎn)，在環(huán)境污染治理方面有著廣大的應(yīng)用前景。它相比于其他技術(shù)，優(yōu)勢(shì)在于反應(yīng)條件溫和，光催化降解反應(yīng)一般在常溫常壓下進(jìn)行，而且能徹底分解空氣中或是水溶液中的有機(jī)物污染物，使其礦化為二氧化碳和水。
[0003]二氧化鈦是目前應(yīng)用最為廣泛的光催化劑，但是由于其較窄的光響應(yīng)范圍和較低的量子效率，導(dǎo)致它在工業(yè)上的廣泛推廣受到了制約。而近年來，鹵氧化鉍光催化劑因其優(yōu)越的光催化降解性能引起了大家的廣泛關(guān)注。其中B1Cl作為這個(gè)體系中對(duì)可見光的利用率最高，可見光光催化降解活性也最佳的光催化劑。B1Cl具有高度各向異性的層狀結(jié)構(gòu)和高效、穩(wěn)定、無(wú)毒等特點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用于光催化劑。B1CI具有高度各向異性的層狀結(jié)構(gòu)和高效、穩(wěn)定、無(wú)毒等特點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用于光催化劑。
[0004]B1Cl是一種新型高效的具有競(jìng)爭(zhēng)力和應(yīng)用前景的光催化材料，但是單一的純B1Cl作為光催化劑使用時(shí)，其光生載流子的復(fù)合效率過高，穩(wěn)定性不足，所以尋求合適的改性方法以待進(jìn)一步提高其可見光催化活性是十分必要的，而根據(jù)很多文獻(xiàn)資料報(bào)道，在兩種半導(dǎo)體間形成復(fù)合異質(zhì)結(jié)是一種有效的抑制光生電子空穴對(duì)的復(fù)合提高光量子效率的手段。選用能帶匹配的兩種或者多種半導(dǎo)體光催化材料進(jìn)行復(fù)合，能有效拓寬催化劑光吸收范圍和促進(jìn)電荷分離，從而增加光催化材的料催化活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是提供一種穩(wěn)定性好、催化活性高、操作簡(jiǎn)便的以三氧化二鐵包覆的二氧化硅/氯氧化鉍光催化劑復(fù)合材料的制備方法。
[0006]本發(fā)明包括以下步驟:
O制備a -Fe2O3:將六水合三氯化鐵、乙酸鈉和PVP混合均勻后進(jìn)行水熱反應(yīng)，取水熱反應(yīng)后的固相產(chǎn)物洗滌后烘干，得Ct-Fe2O3;
2)制備Fe2O3OS12:超聲條件下將α-Fe 203分散于異丙醇和去離子水中，調(diào)節(jié)pH值至9?11后，加入正硅酸四乙酯進(jìn)行反應(yīng)，取反應(yīng)后的固相產(chǎn)物洗滌后焙燒，得Fe2O3OS12;
3)制備Fe203@Si02/Bi0Cl:超聲條件下將Fe2O3OS12溶于乙二醇溶劑中，再加入Bi (Ν03).5Η20，磁力攪拌后進(jìn)行二次水熱反應(yīng)，取二次水熱反應(yīng)后的固相產(chǎn)物洗滌后烘干，得 Fe203@Si02/Bi0Cl。
[0007]本發(fā)明工藝的優(yōu)點(diǎn)是:制備方法簡(jiǎn)單，設(shè)備成本要求低，操作簡(jiǎn)便，安全無(wú)污染。制備成的復(fù)合材料一一三氧化二鐵包覆的二氧化硅/氯氧化鉍結(jié)構(gòu)新穎，呈圓形毛線團(tuán)狀，尺寸在I μ m左右，光催化活性尚。
[0008]其中，加氨水調(diào)至pH為9?11，堿性環(huán)境利于反應(yīng)的進(jìn)行。
[0009]另外，本發(fā)明所述六水合三氯化鐵與乙酸鈉的投料摩爾比為1:1。在該比例下其能充分反應(yīng)完全。
[0010]所述步驟I)中，水熱反應(yīng)的體系溫度為160?200 °C，反應(yīng)時(shí)間為4?12h。在此條件下反應(yīng)物能夠充分反應(yīng)獲得比較穩(wěn)定的a -Fe203。
[0011]所述步驟2)中，異丙醇和去離子水的混合體積比為4?10:1。在此反應(yīng)體系中獲得的的材料形貌以及性能較好。
[0012]所述步驟2)中，a -Fe2O3與正硅酸四乙酯的混合比為0.01g:40?100 yL。此量能夠使二氧化硅剛好包上三氧化二鐵且厚度剛好是所需。
[0013]所述步驟2)中，反應(yīng)時(shí)體系的溫度為40 °C。此溫度比較溫，適宜二氧化硅包上三氧化二鐵且包裹厚度合適。
[0014]所述步驟2)中，焙燒的溫度為550°C，時(shí)間為3?6 h。此溫度時(shí)間條件下能夠或的晶型較好的三氧化二鐵且有二氧化硅保護(hù)其不會(huì)被氧化。
[0015]所述步驟3)中，F(xiàn)e2O3OS1A Bi(NO3)JH2O的投料摩爾比為0.5?2:10。在該比例下其光催化性能顯示較好。
[0016]所述步驟3 )中，水熱反應(yīng)的體系溫度為180 0C，能夠充分反應(yīng)獲得性能比較穩(wěn)定的三氧化二鐵@二氧化娃/氯氧化祕(mì)。
[0017]所述步驟3)中，烘干的溫度條件為60 °C，此溫度既不會(huì)破壞材料的結(jié)構(gòu)又能保證材料能夠得到干燥。
【附圖說明】
[0018]圖1為三氧化二鐵包覆二氧化硅的場(chǎng)發(fā)射透射電鏡(TEM)圖。
[0019]圖2為以高溫焙燒前的Fe2O3OS12制備的三氧化二鐵包覆的二氧化硅/氯氧化鉍(Fe203@Si02/Bi0Cl)的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)圖。
[0020]圖3為以高溫焙燒后的Fe2O3OS12制備的三氧化二鐵包覆的二氧化硅/氯氧化鉍(Fe203@Si02/Bi0Cl)的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)圖。
[0021 ] 圖4展示了以高溫焙燒前、后的Fe2O3OS12制備的三氧化二鐵包覆的二氧化硅/氯氧化鉍(Fe203@Si02/Bi0Cl)的X射線衍射圖(XRD)。
[0022]圖5為以高溫焙燒前、后的Fe2O3OS12制備的三氧化二鐵包覆的二氧化硅/氯氧化鉍(Fe203@Si02/Bi0Cl)作為光催化劑降解羅丹明B的實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]一、制備三氧化二鐵包覆的二氧化硅/氯氧化鉍(Fe203@Si02/Bi0Cl):
1、分別稱取適量六水合三氯化鐵、乙酸鈉和PVP加入30 mL的三口燒瓶中，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應(yīng)釜中，置于200 °(:恒溫反應(yīng)6 h，取出洗滌，放置烘箱干燥即得α -Fe2O3。
[0024]其中，六水合三氯化鐵、乙酸鈉混合摩爾比取1:1?5。
[0025]2、稱取0.01~0.03 g上述制備的a-Fe2O3加入三口燒瓶中，再加入異丙醇和去離子水，超聲使a -Fe2O3均勻分散，然后滴加適量氨水調(diào)節(jié)溶液pH至堿性，再滴加不同量的正硅酸四乙酯(TEOS)，滴加過程要緩慢，邊滴加邊攪拌，于40 °(:條件下機(jī)械攪拌48 h，然后離心分離洗滌，放置于烘箱中干燥即得所需產(chǎn)物Fe2O3OS12,取部分該物質(zhì)于馬沸爐中400?550°C高溫煅燒幾小時(shí)，取得F