一种Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附‑光催化复合催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种活性炭球（ACSs）改性制Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附‑光催化复合催化剂的制备方法，以酚类化合物、三聚氰胺与醛类化合物为主体，以对羟基苯腈和硝酸钴为客体，依次加入三乙烯四胺、乙二胺或碳酸钠催化剂、聚乙烯醇或阿拉伯胶分散剂和六次甲基四胺或聚苯胺固化剂，形成物经活化，得到具有高效吸附性能的Co3O4@ACSs微球；最后复合BiOCl形成兼具高吸附性能和高光催化效率的Co3O4@ACSs/BiOCl球形复合催化剂。本发明专利技术原料价廉易得、工艺简单可控、操作条件温和，所得催化剂能催化降解水中苯酚。

【技术实现步骤摘要】
一种Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附-光催化复合催化剂的制备方法
本专利技术涉及一种活性炭球（ACSs）改性制Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附-光催化复合催化剂的制备方法，属于光催化

技术介绍
近年来，各类有毒有害的污染物大量排入环境，造成的环境污染和资源耗竭问题日益对人身健康和生态平衡构成严重威胁。光催化技术是一种以半导体为催化剂，吸收光产生的电子-空穴对诱发氧化与还原反应，从而降解有机污染物的绿色新技术。它不仅可以直接利用太阳能彻底矿化各种难以生物降解的有机污染物，而且不产生二次污染，具有良好的应用前景。目前商业的光催化剂主要集中以TiO2为核心材料，但TiO2光催化剂禁带较宽(Eg=3.2eV)，只能利用占太阳能4%的紫外光，不能利用太阳光中的可见光(占太阳能的45%)，导致太阳能利用效率较低，限制了基于TiO2等宽禁带半导体光催化技术的实际应用。因此，研究新型高效可利用太阳能的光催化剂已成为当前光催化技术的重要任务。Co3O4作为一种半导体材料纳米光催化材料，其带隙值约为2.69eV，具有良好的可见光吸收能力。结合新型光催化材料BiOCl不受合成条件的影响且具有独特的电子结构、良好的光催化性能和间接跃迁模式，两者优势互补结合，有利于空穴-电子对的有效分离和电荷转移，使得其在太阳能电池和污染物处理中具有更高的应用潜力。但从现有研究结果来看，目前报道的相关催化剂普遍存在粉体不易回收、比表面积较小、吸附容量较低、光生电子空穴对的分离效率低等缺点，它们的光催化效率仍需进一步提高。因此，有必要在现有研究基础之上开发负载型且具有高效吸附性能兼顾催化效率更高的光催化材料。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种原料价廉易得、工艺简单可控、操作条件温和的方法对活性炭（ACSs）球改性制备Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附-光催化复合催化剂。本专利技术提供的一种Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附-光催化复合催化剂的制备方法，包括以下步骤，（1）将酚类、三聚氰胺与醛类按照摩尔比1∶（0.5～3）∶（4～10）加入水中，1mol酚类使用100-500mL水；将相对于所述酚类化合物质量分数分别为3%～7%的催化剂和2%～10%的对羟基苯腈加入上述溶液中，搅拌30min后添加相对于所述酚类化合物质量分数分别为3%～18%的分散剂和1%～7%的硝酸钴，继续搅拌并加热升温到90～100℃，然后添加相对于所述酚类化合物质量分数3%～12%的固化剂，继续搅拌4～8h，冷却到室温后，过滤得到树脂球；所述酚类为间乙基苯酚、对异丙基苯酚、甲基萘酚的一种或多种混合物；所述醛类为糠醛或多聚甲醛；（2）将上述树脂球与碳酸钾按照摩尔比1∶5～10，在氮气保护下由室温升温至850～1000℃进行活化，活化时间为1.5～6h，自然降温至室温，洗涤、过滤得到Co3O4@ACSs；（3）将质量比为1.5～6∶1的BiCl3和浓度为15%稀盐酸混合后，所得的混合物与步骤2所得产物按照质量比为2～8∶1加入到100-300mL浓度为1mol/L的尿素溶液中，然后缓慢滴加氨水溶液，使pH值范围控制在6～12，搅拌得到悬浮溶液；（4）将步骤（3）所得的悬浮溶液转入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，在120～250℃温度下反应15～24h，得到沉淀，经洗涤，烘干后得到Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附-光催化复合催化剂。上述制备方法中，所述催化剂为三乙烯四胺、乙二胺或碳酸钠。上述制备方法中，所述分散剂为聚乙烯醇或阿拉伯胶。上述制备方法中，所述固化剂为六次甲基四胺或聚苯胺。上述制备方法中，步骤（1）中所述酚类化合物、三聚氰胺与所述醛类化合物摩尔比为1∶2∶6。上述制备方法中，步骤（4）中，所述沉淀物经蒸馏水洗涤，至少反复洗涤5次。上述制备方法中，步骤（4）中，所述烘干的温度为70-100℃。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附-光催化复合催化剂的制备方法，原料价廉易得、工艺简单可控、操作条件温和，具体以酚类化合物、三聚氰胺与醛类化合物为主体，以对羟基苯腈和硝酸钴为客体，依次加入三乙烯四胺、乙二胺或碳酸钠催化剂、聚乙烯醇或阿拉伯胶分散剂和六次甲基四胺或聚苯胺固化剂，形成物经活化，得到具有高效吸附性能的Co3O4@ACSs；最后复合BiOCl形成高吸附性能和高光催化效率兼备的Co3O4@ACSs/BiOCl复合催化剂；所得催化剂对苯酚溶液的降解率达99%以上。附图说明图1是实施例1制备的Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附-光催化复合催化剂的SEM图及其对应的截面图；图2是实施例2制备的Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附-光催化复合催化剂的SEM图及其对应的截面图；图3是实施例3制备的Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附-光催化复合催化剂的SEM图及其对应的截面图；图4是实施例4对苯酚溶液的降解应用及对比例1、2对10mol/L苯酚溶液的降解图。具体实施方式下面通过实施例来进一步说明本专利技术，但不局限于以下实施例。实施例1：将1mol间乙基苯酚、0.5mol三聚氰胺与4mol糠醛加入100mL水中；将质量分别为3.66g的三乙烯四胺和2.44g的对羟基苯腈加入上述溶液中，搅拌30min后添加质量分别为3.66g的聚乙烯醇和1.22g的硝酸钴，继续搅拌并加热升温到90℃，然后添加质量为3.66g的六次甲基四胺，继续搅拌4h，冷却到室温后，过滤得到树脂球；将1mol上述树脂球与5mol碳酸钾混合，在氮气保护下，在高温管式炉中由室温升温至850℃进行活化，活化时间1.5h，自然降温至室温，洗涤、过滤得到Co3O4@ACSs；将质量分别为1.5g的BiCl3和1g稀盐酸混合后，然后将2gBiCl3和稀盐酸的混合物与1g上述所得产物Co3O4@ACSs加入到100mL尿素溶液（1mol/L）中，缓慢滴加氨水溶液，调节pH值为6，搅拌得到悬浮溶液；然后将上述悬浮溶液转入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，在120℃温度下热反应15h，得到沉淀，用蒸馏水水洗涤，至少反复5次，再在70℃烘干，得到Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附-光催化复合催化剂。图1示出了实施例1制备的Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附-光催化复合催化剂的SEM图及其对应的截面图。实施例2将1mol对异丙基苯酚、2mol三聚氰胺与6mol多聚甲醛加入300mL水中；将质量分别为6.81g的乙二胺和8.17g的对羟基苯腈加入上述溶液中，搅拌30min后添加质量分别为14.29g的阿拉伯胶和5.48g的硝酸钴，继续搅拌并加热升温到95℃，然后添加质量为10.21g的聚苯胺，继续搅拌6h，冷却到室温后，过滤得到树脂球；将1mol上述树脂球与7.5mol碳酸钾混合，在氮气保护下，在高温管式炉中由室温升温至900℃进行活化，活化时间3.5h，自然降温至室温，洗涤、过滤得到Co3O4@ACSs；将质量分别为7g的BiCl3和1.5g稀盐酸混合后，然后将5gBiCl3和稀盐酸的混合物与1g上述所得产物Co3O4@ACSs加入到200mL尿素溶液（1mol/L）中，缓慢滴加氨水溶液，调节pH值为9，搅拌得到悬浮溶液；然后将上述悬浮溶液转入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附‑光催化复合催化剂的制备方法，包括如下步骤，（1）将酚类、三聚氰胺与醛类按照摩尔比1∶（0.5～3）∶（4～10）加入水中，1mol酚类使用100‑500mL水；将相对于所述酚类化合物质量分数分别为3%～7%的催化剂和2%～10%的对羟基苯腈加入上述溶液中，搅拌30 min后添加相对于所述酚类化合物质量分数分别为3%～18%的分散剂和1%～7%的硝酸钴，继续搅拌并加热升温到90～100℃，然后添加相对于所述酚类化合物质量分数3%～12%的固化剂，继续搅拌4～8 h，冷却到室温后，过滤得到树脂球；所述酚类为间乙基苯酚、对异丙基苯酚、甲基萘酚的一种或多种混合物；所述醛类为糠醛或多聚甲醛；（2）将上述树脂球与碳酸钾按照摩尔比1∶5～10，在氮气保护下由室温升温至850～1000℃进行活化，活化时间为1.5～6 h，自然降温至室温，洗涤、过滤得到Co3O4@ACSs；（3）将质量比为1.5～6∶1的BiCl3和浓度为15 %稀盐酸混合后，所得的混合物与步骤2所得产物按照质量比为2～8∶1加入到100‑300mL浓度为1mol/L的尿素溶液中，然后缓慢滴加氨水溶液，使pH值范围控制在6～12，搅拌得到悬浮溶液；（4）将步骤（3）所得的悬浮溶液转入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，在120～250℃温度下反应15～24 h，得到沉淀，经洗涤，烘干后得到Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附‑光催化复合催化剂。...

【技术特征摘要】
1.一种Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附-光催化复合催化剂的制备方法，包括如下步骤，（1）将酚类化合物、三聚氰胺与醛类化合物按照摩尔比1∶（0.5～3）∶（4～10）加入水中，1mol酚类化合物使用100-500mL水；将相对于所述酚类化合物质量分数分别为3%～7%的催化剂和2%～10%的对羟基苯腈加入上述水中，搅拌30min后添加相对于所述酚类化合物质量分数分别为3%～18%的分散剂和1%～7%的硝酸钴，继续搅拌并加热升温到90～100℃，然后添加相对于所述酚类化合物质量分数3%～12%的固化剂，继续搅拌4～8h，冷却到室温后，过滤得到树脂球；所述酚类化合物为间乙基苯酚、对异丙基苯酚、甲基萘酚的一种或多种混合物；所述醛类化合物为糠醛或多聚甲醛；（2）将上述树脂球与碳酸钾按照摩尔比1∶5～10，在氮气保护下由室温升温至850～1000℃进行活化，活化时间为1.5～6h，自然降温至室温，洗涤、过滤得到Co3O4@ACSs；（3）将质量比为1.5～6∶1的BiCl3和浓度为15%稀盐酸混合后，所得的混合物与步骤2所得产物按照质量比为2～8∶1加入到100-300mL浓度为1mol/L的尿素溶液中，然后缓慢滴加氨水溶液，使pH值范围控制在6～12，搅拌得到悬浮溶液；（4）将步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长明，张小超，张继龙，易群，宋雯，李瑞，鲁冰倩，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14