Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法及应用技术

技术编号:20119518 阅读:17 留言:0更新日期:2019-01-16 12:22
本发明专利技术提供一种Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法及应用,制备方法为溶胶‑凝胶法,制备方法操作简单、安全和便于大批量生产,该方法制得的Bi24Ga2O39光催化剂具有很高的光催化活性,能快速降解有机染料废水。

Preparation and application of Bi24Ga2O39 photocatalyst

The invention provides a preparation method and application of Bi24Ga2O39 photocatalyst, and the preparation method is sol gel method. The preparation method is simple, safe and convenient for mass production. The Bi24Ga2O39 photocatalyst prepared by the method has high photocatalytic activity and can rapidly degrade organic dye wastewater.

【技术实现步骤摘要】
Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法及应用
本专利技术属于有机染料废水处理新材料
,具体涉及Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法及应用。
技术介绍
水体中有机物染料主要来自造纸和印染等产业,它不仅影响水体的色度,而且使水体的化学需氧量大幅度升高,导致水体的净化能力受到严重影响。染料废水具有成分复杂、有色度高、存在生物毒性等特点,用传统的吸附、分离、生物处理等方法处理有机废水却有周期长、处理成本高、治理难度大等缺点。因此,采用绿色、高效、低成本的高级氧化技术处理有机印染废水具有良好的应用前景。光催化技术因其反应条件温和、无选择性和高效性在水处理领域受到特别重视。光催化剂的活性是直接影响其实际应用的关键因素,大量的光催化剂如TiO2、Bi2WO6、BiVO4、BiOI、BiOCl、Bi2O2CO3等被广泛报道。其中,Bi系光催化材料因其独特的能带结构、层状结构和可见光吸收性能而成为光催化领域的研究热点。Bi24Ga2O39是一种软铋矿结构材料,在光学和电学等领域有着良好的应用前景。近年,研究表明Bi24Ga2O39还具有良好的光催化性能。Lin等人采用高温固相法制备了Bi24Ga2O39且其在紫外或可见光条件下对甲基蓝染料具有良好的光催化降解效果(Lin,etal.ScriptaMaterialia,2007,56,189-192)。Meng等人采用水热法制备了暴露不同晶面的四面体和立方体形状的Bi24Ga2O39,实验结果表明立方体状的Bi24Ga2O39比四面体状的Bi24Ga2O39具有更好的光催化性能(Meng,etal.ChemicalEngineeringJournal,2017,314,249-256)。Bi24Ga2O39的制备方法中固相法制备存在工艺时间较长、费用高、纯度不够、高颗粒尺寸大和催化性能不够好等缺点;而水热法虽然可以获取纯度高和晶形好的颗粒,但对设备要求较高,反应条件苛刻。目前,关于溶胶-凝胶法制备Bi24Ga2O39的研究还未见报道。因此,开发低成本、高效的Bi24Ga2O39制备方法不仅丰富了软铋矿结构材料的理论研究,而且还有利于其实际应用。
技术实现思路
为解决上述问题,本专利技术提供一种Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法及应用,制备方法为溶胶-凝胶法,制备方法操作简单、安全和便于大批量生产,该方法制得的Bi24Ga2O39光催化剂具有很高的光催化活性,能快速降解有机染料废水。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法,包括以下制备步骤,(1)将硝酸铋和柠檬酸溶于超纯水中,形成硝酸铋-柠檬酸悬浊液;(2)将乙二胺四乙酸溶于浓氨水,形成乙二胺四乙酸-氨水溶液;(3)在磁力搅拌状态下,将步骤(2)制得的溶液缓慢滴加至步骤(1)制得的硝酸铋-柠檬酸悬浊液中,获得硝酸铋-柠檬酸-乙二胺四乙酸-氨水溶液;(4)将硝酸镓水溶液缓慢加入步骤(3)制得的溶液中,并于水浴锅内加热搅拌,直至形成透明的凝胶物质,硝酸镓和步骤(1)中硝酸铋的摩尔配比为1:12;(5)将步骤(4)得到的凝胶物质在300℃温度下加热处理2h,冷却后研磨至粉末,然后在马弗炉内焙烧,制得Bi24Ga2O39光催化剂。所述步骤(1)中,硝酸铋、柠檬酸和超纯水的配比为2mmol:(6mmol-10mmol):(4mL-8mL)。所述步骤(1)中,硝酸铋、柠檬酸和超纯水的配比为2mmol:8mmol:5mL。所述步骤(2)中,乙二胺四乙酸和浓氨水的配比为8mmol:(4mL-6mL)。所述步骤(2)中,乙二胺四乙酸和浓氨水的配比为8mmol:5mL。所述步骤(4)中,硝酸镓水溶液的浓度为50mmol/L,水浴加热温度为70-80℃。所述步骤(5)中马弗炉内焙烧过程分为两个阶段,第一阶段形成含铋镓复合氧化物前驱体,焙烧温度为330-400℃,焙烧时间为5-6h;第二阶段制得Bi24Ga2O39光催化剂,焙烧温度为630-750℃,焙烧时间为5-10h。所述步骤(5)中马弗炉内焙烧的第一阶段,焙烧温度为400℃,焙烧时间为5h;第二阶段制得Bi24Ga2O39光催化剂,焙烧温度为650℃,焙烧时间为5h。如上述所述的Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法制备的Bi24Ga2O39光催化剂在处理有机染料废水中的应用。本专利技术的有益效果,与现有技术相比,本专利技术的有益效果体现在以下几个方面:(1)本专利技术公开的Bi24Ga2O39光催化剂通过溶胶-凝胶法制备,本专利技术提供的方法具有操作简单、安全、可重复性好和便于大批量生产的优点;(2)本专利技术公开的制备方法所制备的Bi24Ga2O39光催化剂的纯度高、结晶度良好;(3)本专利技术公开的制备方法所制备的Bi24Ga2O39光催化剂的粒径大小可以通过调节焙烧温度来控制;(4)本专利技术所制得的Bi24Ga2O39光催化剂具备良好的光催化性能,在光催化和环境污染治理领域具有良好的应用前景。附图说明图1中(a)、(b)、(c)和(d)分别为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制备的Bi24Ga2O39光催化剂的X射线衍射图谱。图2为实施例1制备的Bi24Ga2O39光催化剂的扫描电子显微镜图片。图3为实施例2制备的Bi24Ga2O39光催化剂的扫描电子显微镜图片。图4为实施例3制备的Bi24Ga2O39光催化剂的扫描电子显微镜图片。图5为实施例4制备的Bi24Ga2O39光催化剂的扫描电子显微镜图片。图6中(a)、(b)、(c)和(d)分别为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制备的Bi24Ga2O39光催化剂在紫外光照射下对酸性红1染料溶液的降解效果图。图7为实施例1制备的Bi24Ga2O39光催化剂的粒径大小分布图。图8为实施例2制备的Bi24Ga2O39光催化剂的粒径大小分布图。图9为实施例3制备的Bi24Ga2O39光催化剂的粒径大小分布图。图10为实施例4制备的Bi24Ga2O39光催化剂的粒径大小分布图。图11为实施例5制备的Bi24Ga2O39光催化剂的粒径大小分布图。图12为实施例6制备的Bi24Ga2O39光催化剂的粒径大小分布图。图13为实施例7制备的Bi24Ga2O39光催化剂的粒径大小分布图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图对本专利技术进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。一种Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法,包括以下制备步骤,(1)将硝酸铋和柠檬酸溶于超纯水中,形成硝酸铋-柠檬酸悬浊液;(2)将乙二胺四乙酸溶于浓氨水,形成乙二胺四乙酸-氨水溶液;(3)在磁力搅拌状态下,将步骤(2)制得的溶液缓慢滴加至步骤(1)制得的硝酸铋-柠檬酸悬浊液中,获得硝酸铋-柠檬酸-乙二胺四乙酸-氨水溶液;(4)将硝酸镓水溶液缓慢加入步骤(3)制得的溶液中,并于水浴锅内加热搅拌,直至形成透明的凝胶物质,硝酸镓和步骤(1)中硝酸铋的摩尔配比为1:12;(5)将步骤(4)得到的凝胶物质在300℃温度下加热处理2h,冷却后研磨至粉末,然后在马弗炉内焙烧,制得Bi24Ga2O39光催化剂。实施例1Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法,它包括以下步骤:(1)按硝酸本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法,其特征在于:包括以下制备步骤,(1)将硝酸铋和柠檬酸溶于超纯水中,形成硝酸铋‑柠檬酸悬浊液;(2)将乙二胺四乙酸溶于浓氨水,形成乙二胺四乙酸‑氨水溶液;(3)在磁力搅拌状态下,将步骤(2)制得的溶液缓慢滴加至步骤(1)制得的硝酸铋‑柠檬酸悬浊液中,获得硝酸铋‑柠檬酸‑乙二胺四乙酸‑氨水溶液;(4)将硝酸镓水溶液缓慢加入步骤(3)制得的溶液中,并于水浴锅内加热搅拌,直至形成透明的凝胶物质,硝酸镓和步骤(1)中硝酸铋的摩尔配比为1:12;(5)将步骤(4)得到的凝胶物质在300℃温度下加热处理2h,冷却后研磨至粉末,然后在马弗炉内焙烧,制得Bi24Ga2O39光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法,其特征在于:包括以下制备步骤,(1)将硝酸铋和柠檬酸溶于超纯水中,形成硝酸铋-柠檬酸悬浊液;(2)将乙二胺四乙酸溶于浓氨水,形成乙二胺四乙酸-氨水溶液;(3)在磁力搅拌状态下,将步骤(2)制得的溶液缓慢滴加至步骤(1)制得的硝酸铋-柠檬酸悬浊液中,获得硝酸铋-柠檬酸-乙二胺四乙酸-氨水溶液;(4)将硝酸镓水溶液缓慢加入步骤(3)制得的溶液中,并于水浴锅内加热搅拌,直至形成透明的凝胶物质,硝酸镓和步骤(1)中硝酸铋的摩尔配比为1:12;(5)将步骤(4)得到的凝胶物质在300℃温度下加热处理2h,冷却后研磨至粉末,然后在马弗炉内焙烧,制得Bi24Ga2O39光催化剂。2.根据权利要求1所述Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,硝酸铋、柠檬酸和超纯水的配比为2mmol:(6mmol-10mmol):(4mL-8mL)。3.根据权利要求2所述Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,硝酸铋、柠檬酸和超纯水的配比为2mmol:8mmol:5mL。4.根据权利要求1所述Bi24Ga2O39光催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,乙二胺四乙酸和浓氨水的...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘进钟倩李俐俐王振领
申请(专利权)人:周口师范学院
类型:发明
国别省市:河南,41

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