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一种Co‑BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂的制备方法技术

技术编号:15775091 阅读:86 留言:0更新日期:2017-07-08 07:12
本发明专利技术公开了一种Co‑BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂的制备方法,属于光催化技术领域,包括以下步骤:1)制备掺杂Co

A Co BiOBr/TiO

The invention discloses a Co BiOBr/TiO

【技术实现步骤摘要】
一种Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂的制备方法
本专利技术属于光催化
,具体涉及一种Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂的制备方法。
技术介绍
随着工业的飞速发展,当今环境污染和能源短缺的问题日益凸显。光催化技术是一种有效利用太阳能及解决水污染的高级氧化技术,近年来引起了越来越多人的关注。众所周知,印染废水是一种较难处理的废水,而光催化技术在处理印染废水方面有其独特的优势。BiOBr是一种新型半导体材料,其晶体层状结构能让原子和原子轨道产生极化,分离光生电子和空穴,从而能够提高光催化效果;然而BiOBr间接带隙半导体激发的光生电子必须穿过k层才能到达价带位置,因而又大大降低了光生电子和空穴的复合几率。正因为具备特殊的开放性结构和间接性跃迁形式,BiOBr才会导致电子和空穴的迁移和分离,才会拥有超高的光催化活性。目前在BiOBr的改性方面,主要包括半导体复合、金属和非金属离子掺杂、表面光敏化和贵金属沉积等。TiO2是人类发现的最早光催化剂,由于其性质稳定、氧化还原能力强、无毒、无二次污染等优点,是目前公认的较理想光催化剂。然而,TiO2由于其禁带宽度较大(3.2eV),对太阳能的利用效率较低,仅约5%,阻碍了其广泛应用。因此寻求其他半导体与TiO2的复合也成为研究的重点。半导体复合能够利用各个半导体之间能级的不同使光生载流子在高低不一的能级之间跃迁,从而可以提升光生电子和空穴的分离效率,从而提高光催化性能。氧化石墨烯(grapheneoxide,简称GO)是石墨烯的氧化物,氧化后含氧官能团增多而使性质更加活泼,可通过与含氧官能团的反应而进行改性。GO良好的导电性及较强的吸附能力使其越来越多的应用于光催化领域。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术的目的在于提供一种Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂的制备方法,方法简单、成本低廉,能够应用于较大规模印染废水的处理,且制备的Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂在模拟太阳光下具有非常高的光催化性能。技术方案:为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:一种Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂的制备方法,包括以下步骤:1)制备掺杂Co2+的BiOBr光催化剂按照Bi:Co摩尔比为100:(0.5~3)称取Bi(NO3)3`5H2O和Co(NO3)2·6H2O溶于极性有机溶剂中,然后加入NaBr,搅拌溶解后加入表面活性剂,搅拌均匀后超声振荡,超声过后的溶液转移至聚四氟乙烯高压反应釜中,第一次保温反应后洗涤、过滤、干燥,得到Co-BiOBr光催化剂;2)制备Co-BiOBr/TiO2二元复合光催化剂按照Bi:Ti摩尔比为(0.25~0.75):1称取Co-BiOBr光催化剂和用溶剂热法制备的TiO2分别放入去离子水中各自超声振荡,然后将两者混合再次超声振荡,洗涤、过滤、干燥,得到Co-BiOBr/TiO2二元复合光催化剂前驱体,然后将前驱体放入马弗炉中第二次保温煅烧,得到Co-BiOBr/TiO2二元复合光催化剂;3)制备Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂称取Co-BiOBr/TiO2二元复合光催化剂和用密闭氧化法制备的GO加入去离子水中,各自超声振荡,然后将两者混合再次超声振荡,加热搅拌,洗涤、过滤、干燥,得到Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂。步骤1)中,所述的极性有机溶剂为乙二醇。步骤1)中,所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。步骤1)中,超声振荡的时间为30~40min,第一次保温反应的温度为160~170℃,反应时间为6~8h。步骤2)中,第二次保温煅烧的温度为280~300℃,煅烧时间为4~5h。步骤2)和步骤3)中,各自超声振荡的时间为30~40min,再次超声振荡的时间为2~3h。步骤3)中,称取的Co-BiOBr/TiO2二元复合光催化剂与用密闭氧化法制备的GO的质量比为100:(0.5~2)。步骤3)中,加热搅拌的温度为60~70℃,搅拌时间为12~15h。专利技术原理:通过改进的溶剂热法和超声法制备Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂,通过添加Co(NO3)2·6H2O,引入Co2+,当Co2+迁移到BiOBr的晶格内部形成缺陷,改变了催化剂的禁带宽度,从而促进了光生电子和空穴的分离,氧化活性得到了提高。BiOBr/TiO2复合半导体的禁带宽度较小,导带电势高于BiOBr本身的导带电势,这样就促进光生电子和空穴的移动,光生空穴的寿命也得到延长,而且其具有高结晶度、介孔结构和相应的比表面积大的特点,在可见光区域可以改进吸收能力,在两个耦合粒子之间形成异质结构,促进光生载流子的分离,GO具有极好的导电性能、较高的透明度以及较大的比表面积,通过超声振荡以及加热搅拌使GO紧密的负载在Co-BiOBr/TiO2上,从而制得改性的Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂。有益效果:相较于BiOBr单体,本专利技术的一种Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂的制备方法,通过掺杂Co2+以及与TiO2复合形成异质结,GO良好的导电性能使光生电子快速移动,抑制电荷复合;同时,GO较大的比表面积可以增加光催化剂的吸附能力,更有利于染料的降解;其制备的改性的Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂20min对罗丹明B的降解率最高达到96.8%,并且改进的溶剂热法和超声法较为简单方便,反应条件较为温和,且相较于一些在BiOBr表面沉积贵金属,此催化剂的制备方法的原料易得、成本较低,可用于大规模印染废水的处理,具备很好的实用性。附图说明图1是Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂制备方法的工艺流程图;图2是Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂与Co-BiOBr、TiO2单体吸附—光催化降解罗丹明B效果对比图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示,为Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂制备方法的工艺流程图。其中,Bi(NO3)3`5H2O+Co(NO3)2·6H2O+乙二醇混合后得到A溶液,A溶液+NaBr后得到B溶液,PVP为聚乙烯吡咯烷酮。一种Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂的制备方法,包括以下步骤:1)制备掺杂Co2+的BiOBr光催化剂(Co-BiOBr)按照Bi:Co摩尔比为100:(0.5~3)称取Bi(NO3)3`5H2O和Co(NO3)2·6H2O溶于极性有机溶剂中,然后加入相应量的NaBr,搅拌溶解后加入表面活性剂,搅拌均匀后超声振荡,超声过后的溶液转移至聚四氟乙烯高压反应釜中,第一次保温反应后洗涤、过滤、干燥,得到Co-BiOBr光催化剂;2)制备Co-BiOBr/TiO2二元复合光催化剂按照Bi:Ti摩尔比为(0.25~0.75):1称取步骤1)中制备的最佳掺杂量的Co-BiOBr光催化剂和用溶剂热法制备的TiO2分别放入去离子水中各自超声振荡,然后将两者混合再次超声振荡,洗涤、过滤、干燥,得到Co-BiOBr/TiO2二元复合光催化剂前驱体,然后将前驱体放入马弗炉中第二次保温煅烧,得到Co-BiOBr/TiO2二元复合光催化剂;3)制备Co-本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种Co‑BiOBr/TiO

【技术特征摘要】
1.一种Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:1)制备掺杂Co2+的BiOBr光催化剂按照Bi:Co摩尔比为100:(0.5~3)称取Bi(NO3)3`5H2O和Co(NO3)2·6H2O溶于极性有机溶剂中,然后加入NaBr,搅拌溶解后加入表面活性剂,搅拌均匀后超声振荡,超声过后的溶液转移至聚四氟乙烯高压反应釜中,第一次保温反应后洗涤、过滤、干燥,得到Co-BiOBr光催化剂;2)制备Co-BiOBr/TiO2二元复合光催化剂按照Bi:Ti摩尔比为(0.25~0.75):1称取Co-BiOBr光催化剂和用溶剂热法制备的TiO2分别放入去离子水中各自超声振荡,然后将两者混合再次超声振荡,洗涤、过滤、干燥,得到Co-BiOBr/TiO2二元复合光催化剂前驱体,然后将前驱体放入马弗炉中第二次保温煅烧,得到Co-BiOBr/TiO2二元复合光催化剂;3)制备Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂称取Co-BiOBr/TiO2二元复合光催化剂和用密闭氧化法制备的GO加入去离子水中,各自超声振荡,然后将两者混合再次超声振荡,加热搅拌,洗涤、过滤、干燥,得到Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂。2.根据权利要求1所述的一种Co-BiOBr/TiO2/GO三元复合光催化剂的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙红伟闫振华陆光华江润仁沈杰周冉冉
申请(专利权)人:河海大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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