Cu₃B₂O₆/g-C₃N₄異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法及其降解亞甲基藍(lán)染料廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Cu3B2O6/g?C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法及其降解亞甲基藍(lán)染料廢水的方法。以檸檬酸、硝酸銅和硼酸為Cu3B2O6原料，以三聚氰胺為g?C3N4原料，采用研磨?煅燒制備法制得該異質(zhì)結(jié)光催化劑，在可見光的照射下利用該試劑降解亞甲基藍(lán)染料廢水。本發(fā)明的處理方法能高效利用可見光，對(duì)設(shè)備要求低，能耗少，運(yùn)行成本低，短時(shí)間內(nèi)亞甲基藍(lán)的去除率可達(dá)到100％，且Cu3B2O6/g?C3N4光催化劑可再生使用。
【專利說明】
Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法及其降解亞甲基藍(lán)染料廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[000? ]本發(fā)明屬于工程材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種C113B2O6/g_C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法及利用其降解亞甲基藍(lán)染料廢水的方法，具體內(nèi)容為以檸檬酸、醋酸銅、硼酸及三聚氰胺為原料，采用研磨-煅燒制備法得到Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑，在可見光照條件下降解廢水中的亞甲基藍(lán)染料。
【背景技術(shù)】
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[0002]我國是生產(chǎn)染料的大國，染料產(chǎn)量位居世界第一，目前染料工業(yè)廢水排放量已達(dá)1.57億噸/年。根據(jù)1998年環(huán)境公報(bào)的數(shù)據(jù)，目前我國工業(yè)廢水治理率約為87.4%。而作為環(huán)境污染物的染料種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，全世界使用的合成染料達(dá)3萬多種。
[0003]亞甲基藍(lán)作為一種常見的染料，是一種芳香雜環(huán)化合物。該類染料在其生產(chǎn)、使用過程中產(chǎn)生大量廢水。染料廢水中殘存的染料組分即使?jié)舛群艿?，排入水體也會(huì)造成水體透光率降低，導(dǎo)致水體生態(tài)系統(tǒng)的破壞。一些去除染料污染物常用的物理方法如活性炭吸附、超濾、反滲透、化學(xué)絮凝、離子交換等等都沒有對(duì)染料分子進(jìn)行降解，它們只是一種對(duì)污染物的富集過程，因此還會(huì)產(chǎn)生二次污染，結(jié)果仍需要耗費(fèi)大量資金進(jìn)一步再生吸附劑和固體廢物進(jìn)行后續(xù)處理。用傳統(tǒng)方法處理染料廢水效果不盡理想，有時(shí)處理過程中甚至形成苯、苯胺等“三致”物質(zhì)。因此必須探索一種能使染料化合物完全分解的新方法。此外，為了滿足深度染色的要求，傳統(tǒng)的生物處理方法也難以對(duì)高濃度的染料廢水進(jìn)行脫色和降解。
[0004]1972年，日本科學(xué)家Fujishima和Honda首先發(fā)現(xiàn)P型和η型半導(dǎo)體電極能夠光解H2O分別產(chǎn)生出和02，由此開啟了光催化研究的先河，并且使人們開始意識(shí)到光催化技術(shù)在新型能源開發(fā)和利用方面的巨大潛力;此后，F(xiàn)rank等人以T12作為光催化劑將CN—氧化為0CN—，第一次實(shí)現(xiàn)將光催化劑運(yùn)用與處理水中污染物。迄今為止，許多研究已經(jīng)證實(shí)光催化劑在光照條件下能夠徹底地將有機(jī)污染物礦化為CO2、H20等小分子，具有快速高效、工藝簡單、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被認(rèn)為是解決廢水污染乃至難分解有機(jī)污染物最具有前景的方法之一。然而，大多數(shù)半導(dǎo)體光催化劑的應(yīng)用都受限于同樣的問題:①帶隙太寬導(dǎo)致只能響應(yīng)不足太陽能輻射5%的紫外光區(qū)，對(duì)太陽能中47%的可見光利用率很低;②價(jià)帶和導(dǎo)帶的電位很難同時(shí)滿足各種催化反應(yīng)的點(diǎn)位需要;③光生電子-空穴對(duì)容易復(fù)合，量子效率很低。因此，尋找高效的可見光催化材料仍是科學(xué)界的一項(xiàng)重要課題。與此同時(shí)，優(yōu)化已有材料是開發(fā)高效光催化劑的另一條途徑。
[0005]氮化碳是近幾年來新興的非金屬半導(dǎo)體材料，其中類石墨型氮化碳(g-C3N4)是最穩(wěn)定的同素異形體，帶隙為2.7eV，對(duì)可見光有很好的響應(yīng)。g-C3N4是由三氮雜苯單元構(gòu)成的聚合物，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)，因而受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注，在可見光催化反應(yīng)方面主要應(yīng)用于光解水及有機(jī)污染物的降解等。然而單純的g-C3N4的傳導(dǎo)性和電子轉(zhuǎn)移能力較弱，高溫聚合制備過程也使其比表面積較低，相對(duì)催化效率低。因此，為了提高g_C3N4聚合物半導(dǎo)體的可見光催化性能，有必要對(duì)其進(jìn)行修飾改性，制備出新型的g-C3N4基復(fù)合光催化劑。而值得注意的是，g_C3N4呈二維平面共軛結(jié)構(gòu)，且具有一定的層間距，是構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)光催化劑的良好基底材料。硼酸銅(Cu3B2O6)在近年被發(fā)現(xiàn)具有一定光催化性能，但是其帶隙結(jié)構(gòu)決定其對(duì)可見光的利用率較低。通過計(jì)算，發(fā)現(xiàn)硼酸銅與氮化碳的價(jià)帶位置較為匹配，能與氮化碳形成穩(wěn)定的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明目的在于提供一種Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法，所制備的CU3B2O6與g-C3N4之間形成穩(wěn)定的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，提高CU3B2O6或g-C3N4單體對(duì)可見光的利用率，具有高效的可見光催化性能，可快速降解亞甲基藍(lán)染料廢水。
[0007]本發(fā)明的另一目的是提供該Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑降解亞甲基藍(lán)染料廢水的方法。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行:
[0009]步驟I，按1: 0.5?5體積比將0.l-2mol/L檸檬酸溶液緩慢滴加到0.l-2mol/L醋酸銅溶液中，磁力攪拌2-10h絡(luò)合完全，得到混合液；
[0010]步驟2，按2?5:1體積比將20-20011111101/1的硼酸溶液緩慢滴加至步驟1所得混合液中，常溫?cái)嚢?-2小時(shí)，120-150°C烘干10-15小時(shí)，得干凝膠；
[0011]步驟3，將得干凝膠進(jìn)行800-1000°C反應(yīng)3小時(shí)，冷卻后取出研磨，研磨所得粉末繼續(xù)進(jìn)行800-1000°C反應(yīng)2小時(shí)，冷卻研磨后即得C113B2O6粉末；
[0012]步驟4，將1-1Og三聚氰胺在掩蓋1/2?3/4的坩禍中進(jìn)行熱解，從室溫以10-20°C/min的升溫速率升至500-600°C，保溫2-4小時(shí)，冷卻后研磨即得g-C3N4粉末；
[0013]步驟5，將得g-C3N4粉末浸入50-200mL甲醇溶劑中，超聲分散均勻，按g-C3N4:Cu3B2O6 = 1?4:5的質(zhì)量比向體系中添加Cu3B2O6顆粒，攪拌12_24小時(shí)；
[0014]步驟6，將步驟5所得體系中的甲醇蒸發(fā)完全后，于200-300°C煅燒1-3小時(shí)，即得Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑。
[0015]本發(fā)明的特征還在于，進(jìn)一步的，步驟3中高溫反應(yīng)溫度為900°C。
[0016]進(jìn)一步的，步驟4中反應(yīng)溫度為550°C。
[0017]進(jìn)一步的，步驟6中煅燒溫度為250°C。
[0018]進(jìn)一步的，步驟3中在馬弗爐中反應(yīng)。
[0019]本發(fā)明還提供了一種利用上述Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑降解亞甲基藍(lán)的方法，按照以下步驟進(jìn)行:
[0020]步驟1，在質(zhì)量濃度為H00mg/L亞甲基藍(lán)的廢水中加入Cu3B206/g-C3N4光催化劑，并使其在廢水中的質(zhì)量濃度為0.1-2.0g/L;
[0021]步驟2，在步驟I所得的混合溶液中滴加1-lOmL/L H2O2，在可見光照射下于室溫和轉(zhuǎn)速為450rpm的條件下攪拌30_150min，即可去除廢水中的亞甲基藍(lán)。
[0022]進(jìn)一步的，步驟I中亞甲基藍(lán)廢水初始質(zhì)量濃度為50mg/L。
[0023]進(jìn)一步的，步驟I中Cu3B206/g_C3N4光催化劑的用量為1.0g/L。
[0024]進(jìn)一步的，步驟2中H2O2的用量為5mL/L。
[0025]進(jìn)一步的，將經(jīng)步驟2光催化降解反應(yīng)結(jié)束后的Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑顆粒過濾集中起來，用去離子水清洗后，再次投入含亞甲基藍(lán)染料廢水進(jìn)行處理。
[0026]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0027](I)本發(fā)明涉及的可見光-Cu3B206/g-C3N4/H202處理體系可在60-120min內(nèi)降解卜100mg/L的亞甲基藍(lán)廢水，降解效率高達(dá)99 %以上，實(shí)現(xiàn)對(duì)清潔能源太陽能的高效利用，CU3B2O6/g-C3N4異質(zhì)結(jié)材料是一種新型的可見光催化劑；
[0028](2)本發(fā)明將兩種具有相互匹配的能帶位置關(guān)系的材料(Cu3B2O6和g_C3N4)結(jié)合，經(jīng)過研磨-煅燒反應(yīng)后制備出性能優(yōu)良的異質(zhì)結(jié)可見光催化劑，這種異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備并非兩種材料的簡單復(fù)合，而是通過大量的實(shí)驗(yàn)證實(shí)Cu3B2O6和g-C3N4之間摻雜形成的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，不僅增強(qiáng)了對(duì)可見光的吸收，而且使光生電子與空穴能夠及時(shí)的分離，提高了催化劑的量子效率，從而顯著提高可見光催化效率；
[0029](3)本發(fā)明中所研制的Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑在回收利用上克服了單一Cu3B2O6和g-C3N4粉末難以回收的缺點(diǎn)，在降解后通過簡單的離心即可完成固液分離，且該材料在光催化降解過程中沒有光腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，具有良好的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了資源的回收利用。
[0030]本發(fā)明用研磨-煅燒法合成Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑，并將其用于亞甲基藍(lán)的可見光催化降解，獲得了新型的可見光催化劑，為開發(fā)具有發(fā)展前途的染料廢水處理技術(shù)提供研究思路及理論支持。
【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1為Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)的SEM觀察結(jié)果。
[0033]圖2為Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)的XRD表征結(jié)果。
[0034]圖3本發(fā)明方法降解亞甲基藍(lán)的濃度變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0036]實(shí)施例1
[0037]稱取0.4991g醋酸銅溶于1mL去離子水，再稱取1.0507g檸檬酸溶于1mL去離子水中，接著將檸檬酸溶液緩慢滴加到醋酸銅溶液中，磁力攪拌2小時(shí)使銅離子與檸檬酸絡(luò)合完全。再緩慢滴加40mL溶有2.5mmol的硼酸溶液，充分?jǐn)嚢?小時(shí)后得到均一透明的藍(lán)色溶膠。將此溶膠置于150°C烘箱中烘10小時(shí)，水分蒸干后得到棕色的干凝膠。將干凝膠研磨成粉，移至馬弗爐中，900 °C空氣氣氛中反應(yīng)3小時(shí)，取出研磨，繼續(xù)900 °C反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，研磨得到墨綠色Cu3B2O6粉末。在帶蓋瓷坩禍中放入5g三聚氰胺，于馬弗爐中以10°C/min的升溫速率升至550°C并保溫3小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，取出研磨后得到g-C3N4。將制得的g_C3N4顆粒置于10mL甲醇溶劑中，超聲分散后，按質(zhì)量比以60%的比例加入Cu3B2O6顆粒，攪拌24小時(shí)，將溶劑蒸發(fā)完全，再將得到的混合物于300 °C條件下，煅燒I小時(shí)，制得異質(zhì)結(jié)光催化劑Cu3B206/g-C3N4粉末。
[0038]稱取0.05g的光催化材料(g-C3N4含量為60%)分散于10mL 10mg/L的亞甲基藍(lán)溶液中。在光照之前，含催化劑的懸浮液在黑暗中持續(xù)攪拌80分鐘，以確保催化劑與降解污染物之間達(dá)到吸附-脫附平衡，隨后滴加0.3mL H202。在光反應(yīng)的過程中，含催化劑的亞甲基藍(lán)溶液保持持續(xù)攪拌狀態(tài)，每隔一段時(shí)間取樣，隨后測定亞甲基藍(lán)濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在光照40分鐘后亞甲基藍(lán)降解完全，溶液變?yōu)槌吻鍫顟B(tài)。
[0039]實(shí)施例2
[0040]稱取0.04g的光催化材料(g-C3N4含量為40%)分散于10mL 15mg/L的亞甲基藍(lán)溶液中。在光照之前，含催化劑的懸浮液在黑暗中持續(xù)攪拌40分鐘，以確保催化劑與降解污染物之間達(dá)到吸附-脫附平衡，隨后滴加0.4mL H2O2,取樣測定濃度作為降解的初始濃度。在光反應(yīng)的過程中，含催化劑的亞甲基藍(lán)溶液保持持續(xù)攪拌狀態(tài)，每隔一段時(shí)間取樣測定亞甲基藍(lán)濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光照60分鐘后亞甲基藍(lán)濃度降低81%，90分鐘后降解完全，溶液變?yōu)槌吻鍫顟B(tài)。
[0041 ] 實(shí)施例3
[0042]稱取0.1Og的光催化材料(g-C3N4含量為60%)分散于10mL 50mg/L的亞甲基藍(lán)溶液中。在光照之前，含催化劑的懸浮液在黑暗中持續(xù)攪拌60min，以確保催化劑與降解污染物之間達(dá)到吸附-脫附平衡，隨后滴加0.5mL H2O2,取樣測定濃度作為降解的初始濃度。在光反應(yīng)的過程中，含催化劑的亞甲基藍(lán)溶液保持持續(xù)攪拌狀態(tài)，每隔一段時(shí)間取樣測定亞甲基藍(lán)濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光照60分鐘后亞甲基藍(lán)濃度降低62%，100分鐘后降解完全，溶液變?yōu)槌吻鍫顟B(tài)。
[0043]實(shí)施例4
[0044]稱取11.979g醋酸銅溶于30mL去離子水，再稱取6.3042g檸檬酸溶于15mL去離子水中，接著將檸檬酸溶液緩慢滴加到醋酸銅溶液中，磁力攪拌5小時(shí)使銅離子與檸檬酸絡(luò)合完全，再緩慢滴加10mL溶有5mmol的硼酸溶液，充分?jǐn)嚢?.5小時(shí)后得到均一透明的藍(lán)色溶膠。將此溶膠置于120°C烘箱中烘15小時(shí)，水分蒸干后得到棕色的干凝膠;將干凝膠研磨成粉，移至馬弗爐中，1000°C空氣氣氛中反應(yīng)3小時(shí)后取出研磨，繼續(xù)1000°C反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，研磨得到墨綠色Cu3B2O6粉末。在帶蓋瓷坩禍中放入Ig三聚氰胺，于馬弗爐中以20°C/min的升溫速率升至600°C并保溫4小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，取出研磨后得到g-C3N4。將制得的g_C3N4顆粒置于10mL甲醇溶劑中，超聲分散后，按質(zhì)量比以50 %的比例加入Cu3B2O6顆粒，攪拌12小時(shí)，將溶劑蒸發(fā)完全，再將得到的混合物于200°C條件下，煅燒3小時(shí)，制得異質(zhì)結(jié)光催化劑Cu3B206/g-C3N4顆粒。
[0045]稱取0.15g的光催化材料(g-C3N4含量為50%)分散于10mL 100mg/L的亞甲基藍(lán)溶液中。在光照之前，含催化劑的懸浮液在黑暗中持續(xù)攪拌30分鐘，以確保催化劑與降解污染物之間達(dá)到吸附-脫附平衡，隨后滴加0.8mL H202。在光反應(yīng)的過程中，含催化劑的亞甲基藍(lán)溶液保持持續(xù)攪拌狀態(tài)，每隔一段時(shí)間取樣，隨后測定亞甲基藍(lán)濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光照60分鐘后亞甲基藍(lán)濃度降低54%，在光照120分鐘后亞甲基藍(lán)降解完全，溶液變?yōu)槌吻鍫顟B(tài)。
[0046]實(shí)施例5
[0047]稱取0.1997g醋酸銅溶于1mL去離子水，再稱取1.0507g檸檬酸溶于50mL去離子水中，接著將檸檬酸溶液緩慢滴加到醋酸銅溶液中，磁力攪拌10小時(shí)使銅離子與檸檬酸絡(luò)合完全。再緩慢滴加40mL溶有2.5mmol的硼酸溶液，充分?jǐn)嚢鐸小時(shí)后得到均一透明的藍(lán)色溶膠。將此溶膠置于130°C烘箱中烘12小時(shí)，水分蒸干后得到棕色的干凝膠。將干凝膠研磨成粉，移至馬弗爐中，800 0C空氣氣氛中反應(yīng)3小時(shí)，取出研磨，繼續(xù)800 0C反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，研磨得到墨綠色Cu3B2O6粉末。在帶蓋瓷坩禍中放入1g三聚氰胺，于馬弗爐中以15°C/min的升溫速率升至500°C并保溫2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，取出研磨后得到g-C3N4，將制得的g_C3N4顆粒置于10mL甲醇溶劑中，超聲分散后，按質(zhì)量比以80 %的比例加入Cu3B2O6顆粒，攪拌18小時(shí)，將溶劑蒸發(fā)完全，再將得到的混合物于250 °C條件下，煅燒2小時(shí)，制得異質(zhì)結(jié)光催化劑Cu3B206/g-C3N4顆粒。
[0048]稱取0.20g的光催化材料(g-C3N4含量為80%)分散于10mL 40mg//L的亞甲基藍(lán)溶液中。在光照之前，含催化劑的懸浮液在黑暗中持續(xù)攪拌150分鐘，以確保催化劑與降解污染物之間達(dá)到吸附-脫附平衡，隨后滴加0.5mL H202。在光反應(yīng)的過程中，含催化劑的亞甲基藍(lán)溶液保持持續(xù)攪拌狀態(tài)，每隔一段時(shí)間取樣，隨后測定亞甲基藍(lán)濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光照40分鐘后亞甲基藍(lán)濃度降低93%，在光照90分鐘后亞甲基藍(lán)降解完全，溶液變?yōu)槌吻鍫顟B(tài)。
[0049]由圖1a可以看出，g_C3N4呈現(xiàn)無規(guī)則的顆粒狀，仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)顆粒狀的g_C3N4是由相對(duì)薄的碎片堆積而成，整體結(jié)構(gòu)并不緊密，有許多孔隙存在;而在圖1b中Cu3B2O6大部分樣品表現(xiàn)出規(guī)則的立方型，輪廓清晰，界限分明，表面光滑，部分可見層狀結(jié)構(gòu)，樣品片的厚度約100-200nm之間。圖1c為復(fù)合型Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)的SEM結(jié)果，異質(zhì)結(jié)材料中不規(guī)則粒子增多，空隙減少，這可能是由于g_C3N4的加入使得Cu3B2O6的分散性發(fā)生了變化，部分區(qū)域Cu3B2O6顆粒團(tuán)聚在一起，整體不規(guī)則度增加。
[0050]由圖2可見，所有樣品的結(jié)晶性良好，且復(fù)合并未改變Cu3B2O6的晶相，所有的衍射峰均與純Cu3B2O6對(duì)應(yīng)一致。純g-C3N4的XRD圖中，處于27.4°和12.9°的兩個(gè)衍射峰分別對(duì)應(yīng)著g_C3N4的(002)和(100)面。當(dāng)Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)中g(shù)_C3N4含量較低時(shí)，在異質(zhì)結(jié)中沒有g(shù)-C3N4的結(jié)晶衍射峰出現(xiàn)。然而，當(dāng)Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)中g(shù)_C3N4的含量由20 %增加至80%時(shí)，在異質(zhì)結(jié)中出現(xiàn)了g_C3N4的衍射峰，且峰強(qiáng)隨g_C3N4含量的增加而增加。由上述分析可知，制備所得的異質(zhì)結(jié)由Cu3B2O6和g-C3N4兩相組成。
[0051 ] 如圖3是不同樣品對(duì)亞甲基藍(lán)的降解圖。單一相Cu3B2O6和g-C3N4在60min內(nèi)對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率分別是52%和50%，沒有添加催化劑的H2O2在120min后只降解了40%。然而，復(fù)合型Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)的催化活性則明顯優(yōu)于單一相催化劑，而且隨g-C3N4含量的不同而變化。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)證實(shí)，Cu3B206/g-C3N4的光催化效率在g_C3N4含量為60 %時(shí)達(dá)到最佳，60min內(nèi)完全降解亞甲基藍(lán)溶液。
[0052]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行: 步驟I，按1: 0.5?5體積比將0.l-2mol/L檸檬酸溶液緩慢滴加到0.l-2mol/L醋酸銅溶液中，磁力攪拌2-10h絡(luò)合完全，得到混合液； 步驟2，按2?5:1體積比將20-200mmol/L的硼酸溶液緩慢滴加至步驟I所得混合液中，常溫?cái)嚢?-2小時(shí)，120-150°C烘干10-15小時(shí)，得干凝膠； 步驟3，將得干凝膠進(jìn)行800-1000°C反應(yīng)3小時(shí)，冷卻后取出研磨，研磨所得粉末繼續(xù)進(jìn)行800-1000°C反應(yīng)2小時(shí)，冷卻研磨后即得C113B2O6粉末； 步驟4，將1-1Og三聚氰胺在掩蓋1/2?3/4的坩禍中進(jìn)行熱解，從室溫以10-20°C/min的升溫速率升至500-600°C，保溫2-4小時(shí)，冷卻后研磨即得g-C3N4粉末； 步驟5，將得g-C3N4粉末浸入50-200mL甲醇溶劑中，超聲分散均勻，按g-C3N4: Cu3B2O6= I?4:5的質(zhì)量比向體系中添加Cu3B2O6顆粒，攪拌12-24小時(shí)； 步驟6，將步驟5所得體系中的甲醇蒸發(fā)完全后，于200-300 °C煅燒1-3小時(shí)，即得Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟3中高溫反應(yīng)溫度為900V。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟4中反應(yīng)溫度為550°C。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟6中煅燒溫度為250°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟3中在馬弗爐中反應(yīng)。6.—種如權(quán)利要求1所述的Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑降解亞甲基藍(lán)染料廢水的方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行: 步驟1，在質(zhì)量濃度為l-100mg/L亞甲基藍(lán)的廢水中加入Cu3B206/g-C3N4光催化劑，并使其在廢水中的質(zhì)量濃度為0.1-2.0g/L； 步驟2，在步驟I所得的混合溶液中滴加1-lOmL/L H2O2，在可見光照射下于室溫和轉(zhuǎn)速為450rpm的條件下攪拌30_150min，即可去除廢水中的亞甲基藍(lán)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述步驟I中亞甲基藍(lán)廢水初始質(zhì)量濃度為50mg/Lo8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述步驟I中Cu3B206/g-C3N4光催化劑的用量為 1.0g/L。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述步驟2中H2O2的用量為5mL/L。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述步驟2中，經(jīng)光催化降解反應(yīng)結(jié)束收的Cu3B206/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑顆粒過濾集中起來，用去離子水清洗后，再次投入含亞甲基藍(lán)染料廢水進(jìn)行處理。
【文檔編號(hào)】B01J27/24GK105879896SQ201610313311
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】羅斯, 王帆, 薛潮, 彭亮, 曾清如
【申請人】湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)