一種光催化劑氯氧鉍的製備及其應用的製作方法
2023-06-03 14:13:46
專利名稱：一種光催化劑氯氧鉍的製備及其應用的製作方法
技術領域：
本發明一種光催化劑氯氧鉍的製備及其應用，屬於環境化工光催化水處理技術領 域。具體來說是公開一種新型光催化劑氯氧鉍的製備方法及其應用於水中有機物的氧化處 理的技術方案。
背景技術：
氯氧鉍是一種無機合成材料，多應用於顏料市場，是天然珠光顏料——珍珠粉的 替代品，相比其他的無機合成珠光顏料，氯氧鉍具有無毒及良好的色澤，生產工藝簡單，生 產成本較低，且與有機基體的相容性較好等優點(有色金屬提取冶金手冊，北京冶金工業 出版社，1992,423-428)。從相關的文獻看(JP2005137526 ；CN1730568A ；US20020222844 ；朱 令之等，青島化工學院學報，1992，13 (4) :25-30)，研製的氯氧鉍均分散粒子均用於醫藥、化 妝品、精細陶瓷等方面。最近發現有在光催化降解有機物領域的研究報導，清華大學的黃俊，餘剛，常曉峰 (中國專利CN101711988A，CN101455973A)提出了一種NaBi03/BI0Cl異質結光催化劑及其 製備方法，在可見光照射下表現出優異的光催化活性；他們還製備了一種可用於去除水體 中酚類內分泌幹擾物的滷化氧鉍BiOX(X = Cl，Br或I)片狀光催化劑，在同等反應條件下 對酚類內分泌幹擾物的去除效果優於已商業化的光催化劑P25。中國科學院上海矽酸鹽研 究所(Catalysis Communications, 2008,9 8~12 ；Applied Catalysis B !Environmental, 2006,68 125-129 ；AppliedCatalysis B Environmental，2009，90 :458_462)也報導了滷 化氧鉍BiOX具有的可見光光催化活性，且光催化效果優於已商業化的光催化劑P25。福州 大學付賢智等人(CN101664687A)公開了一種染料敏化的滷化氧鉍可見光光催化劑的製備 與應用。製備氯氧鉍常用的方法主要有水熱法和沉澱法，所用原料大多為五水硝酸鉍，也 有利用三氯化鉍為原料，製備過程各有千秋，所得產品氯氧鉍也各有特色。作為一類新型光 催化劑的氯氧鉍，首先必須具有較高的光催化活性，其次還必須能夠提高光催化水處理效 果，產品應具有較大比表面，粒度應小且均勻，不易團聚等性能。
發明內容
本發明一種光催化劑氯氧鉍的製備及其應用的目的在於，針對氯氧鉍製備過程周 期長，工藝複雜耗能大，顆粒比表面積小等不足，公開一種氯氧鉍光催化劑的製備方法並將 其應用於水中有機物的處理中，該製備方法以三氯化鉍為原料，稀鹽酸為水解劑，碳酸鈉為 PH調節劑，通過簡單的水解、沉澱、固液分離以及乾燥等步驟，於常溫常壓下製備出了大比 表面積、均勻微小顆粒的氯氧鉍光催化劑，提高了光催化氧化處理水中有機物的能力。該方 法反應條件溫和常溫常壓，工藝簡單安全可控，易於工業化，且原料價廉易得，產品性能穩 定，製備過程無二次汙染，同時克服了三氯化鉍直接水解所得產品粒度分布不均勻，易於團 聚的缺陷。將本發明製備的氯氧鉍光催化劑用於氧化水中有機物的研究中，結果表明該氯氧鉍光催化劑具有較好的光催化活性，在太陽光、模擬太陽光照射下與已商業化的P25光 催化劑效果相當；在紫外光照射下，光催化效果略高於已商業化的P25光催化劑。本發明一種光催化劑氯氧鉍的製備方法，其特徵在於是以三氯化鉍為原料，稀鹽 酸為水解劑，碳酸鈉為PH調節劑，通過水解、沉澱、固液分離以及乾燥步驟，可獲得粉末狀 的細小微粒氯氧鉍光催化劑，其具體製備過程按如下步驟進行I、秤取1克分析純BiCl3放置於0. Imol化4稀鹽酸50mL中，使BiCl3充分溶解並 保持溶液為透明狀態；II、I所製備的充分溶解並保持透明狀態的溶液，在磁力攪拌下加入0. Imol · L—1 尿素溶液3-10mL並緩慢滴加Na2C03溶液，使pH值範圍控制在5_14，優選7_11，攪拌反應 時間1-1. 2小時，製得懸浮溶液；III、過濾步驟II所得懸浮溶液，並用蒸餾水洗滌所得固相產物，然後在40-90°C 溫度下烘乾，即得氯氧鉍光催化劑。上述的一種光催化劑氯氧鉍的應用方法，其特徵在於該氯氧鉍光催化劑應用於水 中有機物的光催化氧化處理中，特別是水中微量有毒有害難降解有機物的處理中。上述的一種光催化劑氯氧鉍的應用方法，其特徵在於光催化水處理過程所用光源 為太陽光、模擬太陽光或者紫外光；上述的一種光催化劑氯氧鉍的應用方法，其特徵在於模擬太陽光為氙燈，紫外光 為波長365nm的紫外燈。上述的一種光催化劑氯氧鉍的應用方法，其特徵在於光催化氧化水中微量有機物 時，反應條件如下常溫常壓，光催化劑用量0. 5-3. Og · L—1，優選0. 8-2. Og · L—1，從反應器 底部鼓入空氣。本發明一種光催化劑氯氧鉍的製備及其應用的優點為(1)反應條件溫和，可在常溫常壓下實現反應；(2)製備工藝簡單、省時、成本低，過程無汙染；(3)所製備的光催化劑物理性能好，具有比表面積大、顆粒小以及分散性好等特(4)應用於光催化氧化水中有機物的處理中，在太陽光、模擬太陽光和紫外光下均 表現出較高的反應活性，對有機物的氧化效果在紫外光照射下好於已商業化的P25光催化 劑，在太陽光、模擬太陽光照射下與已商業化的P25光催化劑效果相當。
圖1為本發明實施方式1製備的氯氧鉍光催化劑的SEM圖。圖2為本發明實施方式1製備的氯氧鉍光催化劑的XRD圖。
具體實施例方式下面將用實施方式具體給予說明，但本發明的內容不只局限於所列舉的實施方式 的範圍。實施方式11)秤取1克分析純BiCl3放置於0. Imol · L—1稀鹽酸50mL中，使BiCl3充分溶解
4並保持溶液為透明狀態；2)在磁力攪拌下加入0. Imol · L—1尿素溶液9mL並緩慢滴加Na2CO3溶液，使pH值 控制在7，攪拌反應時間1小時；3)過濾步驟2)所得懸浮溶液，並用蒸餾水洗滌所得固相產物，然後在50°C溫度下 烘乾，即得氯氧鉍光催化劑。所得光催化劑用於氧化處理甲基橙水溶液。反應條件為常溫常壓，10mg/L的甲 基橙水溶液50mL，光催化劑用量0. 8g/L，從反應器底部鼓入空氣。每間隔一定時間取樣分 析，用紫外-可見分光光度法測量甲基橙的轉化率，如表1所示。表1 將所製備的氯氧鉍光催化劑與p25 TiO2光催化劑的活性進行比較，實驗條件同 上，紫外燈照射下甲基橙的轉化率如表2所示，BiOCl對甲基橙的降解效果好於p25，而氙燈 和太陽光照射下，二者的活性相當。表 2 實施方式21)秤取1克分析純BiCl3放置於0. Imol · L—1稀鹽酸50mL中，使BiCl3充分溶解 並保持溶液為透明狀態；2)在磁力攪拌下加入0. Imol · L—1尿素溶液3mL並緩慢滴加Na2CO3溶液，使pH值 控制在11，攪拌反應時間1. 2小時；3)過濾步驟2)所得懸浮溶液，並用蒸餾水洗滌所得固相產物，然後在50°C溫度下 烘乾，即得氯氧鉍光催化劑。所得光催化劑用於氧化處理甲基橙水溶液。反應條件為常溫常壓，10mg/L的甲 基橙水溶液50mL，光催化劑用量1. 5g/L，從反應器底部鼓入空氣。每間隔一定時間取樣分 析，用紫外-可見分光光度法測量苯酚的轉化率，如表3所示。表3
實施方式31)秤取1克分析純BiCl3放置於0. Imol · L—1稀鹽酸50mL中，使BiCl3充分溶解 並保持溶液為透明狀態；2)在磁力攪拌下加入0. Imol · L—1尿素溶液5mL並緩慢滴加Na2CO3溶液，使pH值 控制在9，攪拌反應時間1. 1小時；3)過濾步驟2)所得懸浮溶液，並用蒸餾水洗滌所得固相產物，然後在80°C溫度下 烘乾，即得氯氧鉍光催化劑。所得光催化劑用於氧化處理甲基橙水溶液。反應條件為常溫常壓，10mg/L的甲 基橙水溶液50mL，光催化劑用量2. Og/L，從反應器底部鼓入空氣。每間隔一定時間取樣分 析，用紫外-可見分光光度法測量腐殖酸的轉化率，如表4所示。表 權利要求
一種光催化劑氯氧鉍的製備方法，其特徵在於是以三氯化鉍為原料，稀鹽酸為水解劑，碳酸鈉為pH調節劑，通過水解、沉澱、固液分離以及乾燥步驟，可獲得粉末狀的細小微粒氯氧鉍光催化劑，其具體製備過程按如下步驟進行I、秤取1克分析純BiCl3放置於0.1mol·L-1稀鹽酸50mL中，使BiCl3充分溶解並保持溶液為透明狀態；II、I所製備的充分溶解並保持透明狀態的溶液，在磁力攪拌下加入0.1mol·L-1尿素溶液3-10mL並緩慢滴加Na2CO3溶液，使pH值範圍控制在5-14，優選7-11，攪拌反應時間1-1.2小時，製得懸浮溶液；III、過濾步驟II所得懸浮溶液，並用蒸餾水洗滌所得固相產物，然後在40-90℃溫度下烘乾，即得氯氧鉍光催化劑。
2.用權利要求1所述的製備方法所製備的一種光催化劑氯氧鉍的應用，其特徵在於該 氯氧鉍光催化劑應用於水中有機物的光催化氧化處理中，特別是水中微量有毒有害難降解 有機物的處理中，其所說的水中有機物的光催化氧化處理過程所用光源為太陽光、模擬太 陽光或者波長365nm紫外光，其光催化氧化水中微量有機物時，反應條件為常溫常壓，光 催化劑用量0. 5-3. Og · I71，優選0. 8-2. Og · L—1，從反應器底部鼓入空氣。
全文摘要
一種光催化劑氯氧鉍的製備及其應用，屬於環境化工光催化水處理技術領域。本發明以三氯化鉍為原料，稀鹽酸為水解劑，碳酸鈉為pH調節劑，通過簡單的水解、沉澱、固液分離以及乾燥等步驟，於常溫常壓下可獲得氯氧鉍光催化劑。該製備方法常溫常壓，工藝簡單安全可控，易於工業化，原料價廉易得，產品性能穩定。將該氯氧鉍光催化劑用於氧化水中有機物的研究中，結果表明該氯氧鉍光催化劑具有較好的光催化活性，在太陽光、模擬太陽光照射下與已商業化的P25光催化劑效果相當；在紫外光照射下，光催化效果略高於已商業化的P25光催化劑。
文檔編號C02F1/72GK101879455SQ20101022321
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月7日 優先權日2010年7月7日
發明者丁光月, 侯紅串, 史竹青, 李雙志, 樊彩梅, 王韻芳 申請人:太原理工大學