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1、(10)申请公布号 CN 103769175 A (43)申请公布日 2014.05.07 CN 103769175 A (21)申请号 201410075595.7 (22)申请日 2014.03.04 B01J 27/128(2006.01) (71)申请人 南京信息工程大学 地址 210044 江苏省南京市浦口区宁六路 219 号 (72)发明人 滕飞 李娜 陈敏东 (74)专利代理机构 南京汇盛专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 32238 代理人 张立荣 袁静 (54) 发明名称 一种复合光催化剂的制备方法及其应用 (57) 摘要 本发明提供一种复合光催化剂的制备方法及 其应用， 涉及。
2、催化剂领域。所述制备方法， 包括 ： 将铋盐和含氯化合物溶于溶剂中， 放入高压反应 釜中 ； 将高压反应釜密封， 在 160 180保持 6 12 小时， 冷却至室温 ； 将高压反应釜内溶液 离心取沉淀， 洗涤和干燥得到氯氧铋 ； 将氯氧铋 加入含铁化合物的水溶液中， 放入高压反应釜中 ； 将高压反应釜密封， 160 180保持 12 24 小时， 冷却至室温 ； 将高压反应釜内溶液离心取 沉淀， 洗涤和干燥后得到复合光催化剂。 本发明复 合光催化剂的制备方法， 简单易行， 获得的复合光 催化剂结构稳定、 具有较高的光催化活性， 有效地 提高了氯氧铋的光催化活性， 能够高效降解含有 罗丹明 B。
3、 和甲基橙的混合溶液。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103769175 A CN 103769175 A 1/1 页 2 1. 一种复合光催化剂的制备方法， 其特征在于包括如下步骤 : （1）将铋盐和含氯化合物溶于溶剂中， 放入高压反应釜中 ； 将高压反应釜密封， 在 160 180保持 6 12 小时， 冷却至室温 ； 将高压反应釜内溶液离心取沉淀， 洗涤和干 燥得到氯氧铋 ； （2） 将氯氧铋加入含铁化合物的水溶液中， 放。
4、入高压反应釜中 ； 将高压反应釜密封， 160 180保持 12 24 小时， 冷却至室温 ； 将高压反应釜内溶液离心取沉淀， 洗涤和干 燥后得到复合光催化剂。 2. 根据权利要求 1 所述复合光催化剂的制备方法， 其特征在于铋盐与含氯化合物的摩 尔比为 1 ：（0.5 1.5） 。 3. 根据权利要求 2 所述复合光催化剂的制备方法， 其特征在于步骤 （2） 中氯氧铋与含 铁化合物的摩尔比为 1 ： (0.1 0.2)。 4. 根据权利要求 3 所述复合光催化剂的制备方法， 其特征在于所述铋盐为五水合硝酸 铋 ； 所述溶剂为乙二醇。 5. 根据权利要求 4 所述复合光催化剂的制备方法， 其特。
5、征在于所述含氯化合物为氯化 钠。 6. 根据权利要求 5 所述复合光催化剂的制备方法， 其特征在于所述含铁化合物为三氯 化铁。 7. 根据权利要求 6 所述复合光催化剂的制备方法， 其特征在于所述洗涤方法为 ： 用蒸 馏水洗涤。 8. 根据权利要求 7 所述复合光催化剂的制备方法， 其特征在于所述干燥方法为 ： 干燥 温度为 55 65， 干燥时间为 5 7 小时。 9. 一种权利要求 1-8 之一所述方法制备的复合光催化剂。 10. 一种权利要求 9 所述复合光催化剂在光催化剂降解有机物方面的应用。 权 利 要 求 书 CN 103769175 A 2 1/4 页 3 一种复合光催化剂的制备。
6、方法及其应用 技术领域 0001 本发明涉及催化剂领域， 具体涉及一种复合光催化剂的制备及其应用。 背景技术 0002 半导体光催化剂， 在紫外光或可见光的照射下， 不仅能够裂解水来获取氢能， 也能 够应用于太阳能电池把太阳能转换为化学能， 还能够将有机污染物降解为无机小分子 H2O 和 CO2 等， 显示出巨大的应用前景。为了得到高活性、 高稳定性的半导体光催化剂， 人们开 展了大量的研究和开发， 其中最有代表性的半导体光催化剂是纳米二氧化钛光催化剂。为 了提高量子产率和太阳能利用率， 研究者对二氧化钛光催化剂进行了大量改性研究， 如 ： 采 用金属阳离子和非金属元素阴离子掺杂， 二氧化钛与。
7、其他氧化物的复合等。研究工作已取 得了一些可喜的进展， 但还是不能满足实际应用的需要。 发明内容 0003 本发明的目的是提供一种复合光催化剂的制备方法， 该方法简单易行， 获得的复 合光催化剂具有较高的光催化活性。 0004 本发明的另一目的是提供上述复合光催化剂在降解有机污染物方面的应用。 0005 本发明复合光催化剂的制备方法， 简单易行， 获得的复合光催化剂结构稳定、 具有 较高的光催化活性， 有效地提高了氯氧铋的光催化活性， 能够高效降解含有罗丹明 B 和甲 基橙的混合溶液。 0006 本发明复合光催化剂可以应用于降解有机污染物方面， 例如罗丹明 B 和甲基橙。 0007 本发明的目。
8、的采用如下技术方案实现。 0008 一种复合光催化剂的制备方法， 包括如下步骤 : （1）将铋盐和含氯化合物溶于溶剂中， 放入高压反应釜中 ； 将高压反应釜密封， 在 160 180保持 6 12 小时， 冷却至室温 ； 将高压反应釜内溶液离心取沉淀， 洗涤和干 燥得到氯氧铋 ； （2） 将氯氧铋加入含铁化合物的水溶液中， 放入高压反应釜中 ； 将高压反应釜密封， 160 180保持 12 24 小时， 冷却至室温 ； 将高压反应釜内溶液离心取沉淀， 洗涤和干 燥后得到复合光催化剂。 0009 铋盐与含氯化合物的摩尔比为 1 ：（0.5 1.5） 。 0010 步骤 （2） 中氯氧铋与含铁化合。
9、物的摩尔比为 1 ： (0.1 0.2)。 0011 所述铋盐为五水合硝酸铋 ； 所述溶剂为乙二醇 （还可以是什么？ ？ ） 。 0012 所述含氯化合物为氯化钠。 0013 所述含铁化合物为三氯化铁。 0014 所述洗涤方法为 ： 用蒸馏水洗涤。 0015 所述干燥方法为 ： 干燥温度为 55 65， 干燥时间为 5 7 小时。 0016 本发明还提供所述方法制备的复合光催化剂及其在光催化剂降解有机物方面的 说 明 书 CN 103769175 A 3 2/4 页 4 应用。 0017 本发明复合光催化剂的制备方法， 简单易行， 获得的复合光催化剂结构稳定、 具有 较高的光催化活性， 有效地。
10、提高了氯氧铋的光催化活性， 能够高效降解含有罗丹明 B 和甲 基橙的混合溶液。 0018 本发明复合光催化剂可以应用于降解有机污染物方面， 例如罗丹明 B 和甲基橙。 附图说明 0019 图 1 为实施例 1 制备的球状氯氧铋的扫描电子显微镜 （SEM） 图， 其中图 A 的放大 倍数为 3500 倍， 图 B 的放大倍数为 7500 倍。 0020 图 2 为实施例 1 制备的球状氯氧铋的 X 射线衍射 （XRD） 图。 0021 图 3 为实施例 1 复合光催化剂的透射电镜 (TEM) 图。 0022 图 4 为实施例 1 复合光催化剂的 X 射线衍射 （XRD） 图。 0023 图 5 。
11、是实施例 1 复合光催化剂催化罗丹明 B(RhB) 降解的曲线图， 横坐标 ： 紫外光 照射时间 ； C 表示经过紫外光照射 （l420 nm） 一段时间后 RhB 浓度值， C0表示 RhB 的初始 浓度。 0024 图 6 是实施例 1 复合光催化剂催化甲基橙 （MO） 降解的曲线图， 横坐标 ： 紫外光照 射时间 ； C 表示经过紫外光 （l420 nm） 照射一段时间后 MO 浓度， C0表示 MO 的初始浓度。 具体实施方式 0025 本发明中的室温为 10-30。 0026 本发明中高压反应釜的填充度为 70-85%。 0027 实施例 1 （1） 取 0.73g（0.0015mo。
12、l） 五水合硝酸铋和 0.044g(0.00075mol) 氯化钠溶于 30mL 乙 二醇中， 搅拌溶解， 移入高压反应釜中。将高压反应釜密封， 放入 170的烘箱保持 6 小时， 冷却至室温。将高压反应釜内溶液离心取沉淀， 用蒸馏水洗涤， 在 55条件下干燥 5 小时， 得到 0.34g 中间产物。中间产物的 X 射线衍射 （XRD） 图如图 2 所示， 与氯氧铋的 XRD 标准 卡比较， 制备的中间产物为纯相的氯氧铋。从扫描电子显微镜图 （图 1） 可以看出， 氯氧铋呈 直径为 8mm 左右的球状， 分布均匀。 0028 （2） 取 0.027g（0.0001mol） 六水合三氯化铁溶于 。
13、50mL 水得到含铁化合物的水溶 液。 将0.26g(0.001mol)氯氧铋加入含铁化合物的水溶液中， 搅拌30min， 移入高压反应釜。 将高压反应釜密封， 放入160的烘箱保持12小时， 冷却至室温。 将高压反应釜内溶液离心 取沉淀， 用蒸馏水洗涤， 在 60条件下干燥 6 小时， 得到复合光催化剂。由图 4 可以看出三 氧化二铁已成功复合在氯氧铋上， 出现三氧化二铁的 （110） 面， 构成了复合光催化剂。由图 3 可以看出， 复合光催化剂中的三氧化二铁颗粒均匀的覆盖在氯氧铋表面上， 三氧化二铁颗 粒粒径在 50nm 左右。 0029 实施例 2 （1） 取 0.73g(0.0015m。
14、ol) 五水合硝酸铋和 0.087g (0.001mol) 氯化钠溶于 30mL 乙二 醇中， 搅拌溶解， 移入高压反应釜中。 将高压反应釜密封， 放入160的烘箱保持12小时， 冷 却至室温。将高压反应釜内溶液离心取沉淀， 用蒸馏水洗涤， 在 60条件下干燥 6 小时， 得 说 明 书 CN 103769175 A 4 3/4 页 5 到 0.28g 氯氧铋。 0030 （2） 取 0.0405g(0.00015mol) 六水合三氯化铁溶于 50mL 水得到含铁化合物的水 溶液。将 0.26g(0.001mol) 氯氧铋加入含铁化合物的水溶液中， 搅拌 40min， 移入高压反应 釜。将高压。
15、反应釜密封， 放入 170的烘箱保持 18 小时， 冷却至室温。将高压反应釜内溶液 离心取沉淀， 用蒸馏水洗涤， 在 55条件下干燥 5 小时， 得到复合光催化剂。由 X 射线衍射 （XRD） 图可以看出三氧化二铁已成功复合在氯氧铋上， 出现三氧化二铁的 （110） 面， 构成了 复合光催化剂。由透射电镜 (TEM) 图可以看出， 复合光催化剂中的三氧化二铁颗粒均匀的 覆盖在氯氧铋表面上， 三氧化二铁颗粒粒径在 50nm 左右。 0031 实施例 3 （1） 取 0.73g(0.0015mol) 五水合硝酸铋和 0.1305g(0.00225mol) 氯化钠溶于 30mL 乙 二醇中， 搅拌溶。
16、解， 移入高压反应釜中。将高压反应釜密封， 放入 180的烘箱保持 9 小时， 冷却至室温。将高压反应釜内溶液离心取沉淀， 用蒸馏水洗涤， 在 65条件下干燥 5 小时， 得到 0.35g 氯氧铋。 0032 （2） 取 0.054g(0.0002mol) 六水合三氯化铁溶于 50mL 水得到含铁化合物的水溶 液。 将0.26g(0.001mol)氯氧铋加入含铁化合物的水溶液中， 搅拌20min， 移入高压反应釜。 将高压反应釜密封， 放入180的烘箱保持24小时， 冷却至室温。 将高压反应釜内溶液离心 取沉淀， 用蒸馏水洗涤， 在65条件下干燥7小时， 得到复合光催化剂。 由X射线衍射 （X。
17、RD） 图可以看出三氧化二铁已成功复合在氯氧铋上， 出现三氧化二铁的 （110） 面， 构成了本发明 复合光催化剂。由透射电镜 (TEM) 图可以看出， 复合光催化剂中的三氧化二铁颗粒均匀的 覆盖在氯氧铋表面上， 三氧化二铁颗粒粒径在 50nm 左右。 0033 实施例 4 将实施例 1 制得到的球状氯氧铋和复合光催化剂分别作为光催化剂降解罗丹明 B （RhB） 和甲基橙 (MO)。 0034 配制染料溶液， 含有10mg/L的RhB和MO的水溶液。 分别称取0.05g球状氯氧铋和 复合光催化剂， 分别加入 200ml 染料溶液中， 先避光搅拌 30min， 使染料在催化剂表面达到 吸附 / 。
18、脱附平衡。然后开启氙灯光源， 在紫外光照射下进行光催化反应， 每隔 10min 取 4ml 反应液， 经离心分离后， 上清液用分光光度计检测反应液中罗丹明 B （RhB） 和甲基橙 (MO) 的 浓度。根据 550nm 处吸光值确定降解过程中 RhB 浓度， 463nm 处吸光值确定降解过程中 MO 浓度。 0035 染料溶液中 RhB 降解情况如图 5 所示，（横坐标 ： 紫外光照射时间 ； C 表示经过紫 外光照射 （l420 nm） 一段时间后测量的 RhB 浓度值与 C0表示 RhB 的初始浓度。 ） 从图 5 可 以看出， 实施例1中复合光催化剂35分钟可降解反应体系中95%的RhB。
19、 ， 而氯氧铋35分钟 仅降解了反应体系中30%的RhB ， 由此可知， 实施例1中复合光催化剂比氯氧铋具有更高效 的光催化活性。 0036 染料溶液中 MO 降解情况如图 6 所示， 从图上 （横坐标 ： 紫外光照射时间 ； C 表示经 过紫外光 （l420 nm） 照射一段时间后测量的 MO 浓度， C0表示 MO 的初始浓度。 ） 从该图可 以看出， 实施例 1 中复合光催化剂 35 分钟可降解反应体系中 93% 的 MO ， 氯氧铋 35 分钟仅 降解了反应体系中42%的MO， 由此可知， 实施例1中复合光催化剂比氯氧铋具有更高效的光 催化活性。 说 明 书 CN 103769175 A 5 4/4 页 6 0037 实施例 2 和 3 中制备的复合光催化剂也具有相似的催化性能。 说 明 书 CN 103769175 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103769175 A 7 2/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103769175 A 8 3/3 页 9 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103769175 A 9 。