硫摻雜氧化銻可見光光催化劑的製備方法及其應用的製作方法
2024-03-30 16:43:05
硫摻雜氧化銻可見光光催化劑的製備方法及其應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開一種硫摻雜氧化銻可見光光催化劑水熱製備方法。製備方法如下:將SbCl3，硫代乙醯胺和去離子水在室溫下攪拌混合，通過2～6mol/LNaOH調節pH為10～14，得到納米粉體前驅液；將上述納米粉體前驅液置於高壓反應釜中，先升溫後保溫進行水熱反應，反應完成後，自然冷卻至室溫後取出，用去離子水和無水乙醇洗滌，再放入乾燥箱中於60～80℃下乾燥，得到硫摻雜氧化銻可見光光催化劑。本發明氧化銻納米粒子的製備與硫摻雜過程同步實現，製備方法工藝簡單，易於控制，適於工業化生產和應用。所製備出的硫摻雜氧化銻光催化劑，可見光利用率高，高催化效率高，可用於處理含有有機汙染物的廢水。
【專利說明】硫摻雜氧化銻可見光光催化劑的製備方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發明屬於催化劑的製備領域，特別涉及硫摻雜氧化銻可見光光催化劑的製備方法及其應用。
【背景技術】
[0002]氧化銻(Sb2O3)是一種新型光催化劑，可對有機汙染物進行有效的光催化降解，但由於其禁帶寬度較大，作為光催化劑只在紫外光下有響應，限制了其應用。因此，對其進行性能改善，拓寬氧化銻的光響應範圍及提高可見光光催化效率具有重要的意義和應用價值。
[0003]通過硫元素的加入，在氧化銻晶格中引入氧空位，或用硫元素取代部分氧空位，使氧化銻的禁帶窄化，同時在帶隙中引入雜質能級，從而吸收可見光，擴寬光的響應範圍；硫元素摻雜後會促進光生電子和空穴能更有效地分離，從而提高光催化性。
[0004]水熱合成法是一種簡單的合成納米材料的方法，其最大的優勢在於(I)水溶液中離子混合均勻；(2)水隨溫度升高和自生壓力增大變成一種氣態礦化劑，具有非常大的解聚能力。水熱物系在有一定礦化劑存在下，化學反應速度快，能製備出多組分或單一組分的超微結晶粉末；(3)離子能夠較容易地按照化學計量反應，晶粒按其結晶習性生長，在結晶過程中，可把有 害雜質自排除在溶液中，生成純度較高的結晶粉末。同時反應裝置簡單和合成的納米晶具有高比表面積，能夠一步快速合成具有均勻微觀結構的高純產物。
【發明內容】
[0005]本發明目的是提供一種穩定、可靠、簡單的硫摻雜氧化銻可見光光催化劑的水熱製備方法，並應用於水相中有機汙染物的光催化處理。
[0006]催化劑的具體製備方法如下:
(I)納米粉體前驅液的製備:
將SbCl3、硫代乙醯胺和65~75ml去離子水在室溫下攪拌混合,通過2~6mol/L NaOH調節pH為10-14，得到納米粉體前驅液。其中SbCl3與硫代乙醯胺的摩爾比為1:0.5~1。
[0007](2)水熱條件下納米粉體的製備:
將上述納米粉體前驅液置於高壓反應釜中，以1~5°C /min的速度升溫至10(T200°C保溫6~481!進行水熱反應，反應完成後，自然冷卻至室溫後取出，用去離子水和無水乙醇先後交替洗滌3飛次，放入乾燥箱中於6(T80°C下乾燥，得到硫摻雜氧化銻可見光光催化劑。
[0008](3)將本發明製備的硫摻雜銻酸鹽光催化劑用於可見光或太陽光照射下的光催化反應，具有光催化降解有機汙染物的性能。
[0009]本發明有益效果:
(I)在水熱條件下氧化銻納米粉體的反應合成和硫離子進入氧化銻的晶格中同步進行，避免了納米微粒的團聚過程對摻雜劑進入晶格的阻礙，可在高度分散性的情況下對其進行充分摻雜。[0010](2)通過選擇適當的組成和製備條件，可以控制摻雜濃度和晶粒大小，得到性能穩定的硫摻雜氧化銻納米粉體。
[0011](3)本發明可見光催化劑製備方法工藝簡單，易於控制，適於工業化生產和應用。
[0012](4)製備出的硫摻雜氧化銻光催化劑，可見光利用率高，高催化效率高，可用於處理含有有機汙染物的廢水。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是實施例1製備的S摻雜Sb2O3的X射線衍射圖。
[0014]圖2是實施例1製備的S摻雜Sb2O3的透射電鏡圖。
[0015]圖3是實施例1製備的S摻雜Sb2O3的紫外可見漫反射圖。
[0016]圖4是實施例5的S摻雜Sb2O3可見光光催化劑降解甲基橙活性圖。
[0017]圖5是實施例6的S摻雜Sb2O3可見光光催化劑降解對羥基偶氮苯活性圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
(I)納米粉體前驅液的製備:
將0.6844g SbCl3, 70ml去離子水,0.3005g硫代乙醯胺在室溫下攪拌混合,通過4mol/L NaOH調節pH為12，得到納米粉體前驅液。
[0019](2)水熱條件下納米粉體的製備:
將上述納米粉體前驅液置於高壓反應釜中，以5°C /min的速度升溫至120°C保溫12h進行水熱反應，反應完成後，自然冷卻至室溫後取出，用去離子水和無水乙醇洗滌4次，放入乾燥箱中於70°C下乾燥，得到硫摻雜氧化銻可見光光催化劑。
[0020]本實施例製備的S摻雜Sb2O3的X射線衍射圖如圖1所示。
[0021]本實施例製備的S摻雜Sb2O3的透射電鏡圖如圖2所示。
[0022]本實施例製備的S摻雜Sb2O3的紫外可見漫反射圖圖3所示。
[0023]實施例2
(I)納米粉體前驅液的製備:
將0.6844g SbCl3,70ml去離子水,0.4007g硫代乙醯胺在室溫下攪拌混合,通過5mol/L NaOH調節pH為12，得到納米粉體前驅液。
[0024](2)水熱條件下納米粉體的製備:
將上述納米粉體前驅液置於高壓反應釜中，以2°C /min的速度升溫至140°C保溫12h進行水熱反應，反應完成後，自然冷卻至室溫後取出，用去離子水和無水乙醇洗滌4次，放入乾燥箱中於60°C下乾燥，得到硫摻雜氧化銻可見光光催化劑。
[0025]實施例3
(I)納米粉體前驅液的製備:
將1.0266g SbCl3,65ml去離子水,0.3005g硫代乙醯胺在室溫下攪拌混合,通過6mol/L NaOH調節pH為13，得到納米粉體前驅液。
[0026](2)水熱條件下納米粉體的製備:
將上述納米粉體前驅液置於高壓反應釜中，以3°C /min的速度升溫至160°C保溫IOh進行水熱反應，反應完成後，自然冷卻至室溫後取出，用去離子水和無水乙醇洗滌5次，放入乾燥箱中於65 °C下乾燥，得到硫摻雜氧化銻可見光光催化劑。
[0027]實施例4
(I)納米粉體前驅液的製備:
將1.5969g SbCl3, 75ml去離子水,0.6010g硫代乙醯胺在室溫下攪拌混合,通過2mol/L NaOH調節pH為10，得到納米粉體前驅液。
[0028](2)水熱條件下納米粉體的製備:
將上述納米粉體前驅液置於高壓反應釜中，以4°C /min的速度升溫至180°C保溫12h進行水熱反應，反應完成後，自然冷卻至室溫後取出，用去離子水和無水乙醇洗滌4次，放入乾燥箱中於80°C下乾燥，得到硫摻雜氧化銻可見光光催化劑。
[0029]實施例5
可見光光催化反應的光源為置於雙層玻璃夾套(通冷凝水)中的500 W滷鎢燈，使用濾光片保證入射光為可見光(420 nm< λ <800 nm)，以80 mL的3 X 10_5 mol/L的甲基橙溶液為有機物催化對象，以80 mg實施例1製備的硫摻雜氧化銻為光催化劑，取甲基橙溶液進行紫外?可見光譜分析，根據樣品464nm處吸光值來確定降解過程中MO濃度變化，經過40min可見光光照，甲基橙的降解率為99.2%。
[0030]本實施例製備的S摻雜Sb2O3可見光光催化劑降解甲基橙活性圖如附圖4所示。
[0031]實施例6
可見光光催化反應的光源為置於雙層玻璃夾套(通冷凝水)中的500 W滷鎢燈，使用濾光片保證入射光為可見光(420 nm< λ <800 nm)，以80 mL的1.2X10—4 mol/L的對羥基偶氮苯溶液為有機物催化對象，以80 mg實施例3製備的硫摻雜氧化銻為光催化劑，取對羥基偶氮苯溶液進行紫外?可見光譜分析，根據樣品按347nm處吸光值來確定降解過程中對羥基偶氮苯濃度變化，經過150min可見光光照，對羥基偶氮苯的降解率為94.3%。本實施例製備的S摻雜Sb2O3可見光光催化劑降解對羥基偶氮苯活性圖如附圖5所示。
【權利要求】
1.一種硫摻雜氧化銻可見光光催化劑的製備方法，包括以下步驟: (1)納米粉體前驅液的製備:將SbCl3，硫代乙醯胺和去離子水在室溫下攪拌混合，通過2-6mol/L NaOH調節pH為10~14，得到納米粉體前驅液； (2)水熱條件下納米粉體的製備:將上述納米粉體前驅液置於高壓反應釜中，以1~5°0 /min的速度升溫至10(T200°C保溫6~48h進行水熱反應，反應完成後，自然冷卻至室溫後取出，用去離子水和無水乙醇先後交替洗滌:3~5次，放入乾燥箱中於6(T80°C下乾燥，得到硫摻雜氧化銻可見光光催化劑。
2.根據權利要求1所述的一種硫摻雜氧化銻可見光光催化劑的製備方法，其特徵在於所述的納米粉體前驅液的製備中，SbCl3與硫代乙醯胺的摩爾比為1:0.5~1。
3.—種硫摻雜氧化銻可見光光催化劑的應用，可用於汙水中有機汙染物的光催化處理。
【文檔編號】B01J27/04GK103894213SQ201410141818
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月10日 優先權日:2014年4月10日
【發明者】薛琿, 陳慶華, 唐澍芬, 錢慶榮, 黃寶銓, 肖荔人, 許兢 申請人:福建師範大學