一种用于污水处理的光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于污水处理的光催化剂及其制备方法，将钨酸铜和钒酸铋进行复合，有利于光生电子的跃迁，提高其分离效率避免复合，进而提高催化效率；其次，利用四乙烯五胺的碱性和对不同金属的络合性能，将原料充分混合，形成沉淀，使活性组分获得均匀分散，克服了常规沉淀剂存在的活性组分分散不均匀性的不足。再次，利用水热处理的方法对催化剂进行后处理，有利于活性组分形成相应固体溶液，充分发挥协同催化作用，有效提高了催化剂的反应活性。实验结果表明，本发明专利技术制备的用于污水处理的光催化剂具有较高的催化效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及污水处理
，尤其涉及一种用于污水处理的光催化剂及其制备方法。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，化石能源的消耗量与日俱增，全国范围内的环境污染也日益严重，特别是水中有毒有机污染物的存在，不仅造成环境污染、生态破坏，而且严重危害人体健康。传统处理水体污染的方法主要有物理吸附、化学氧化分解、微生物降解等，虽然上述方法能对污染物起到一定的处理效果，但也存在着不可避免的缺陷，如：在分解污染物的同时容易造成二次污染，无法将有机物完全转化为无毒无害的小分子。近年来，采用光催化技术利用太阳能解决环境污染问题具有巨大的应用前景和技术优势。BiVO4以其特殊的物理和化学性能逐渐被广泛应用于可见光催化领域，其在可见光照射下，BiVO4催化剂上的电子被激发跃迁到导带上而产生空穴，光致电子和光致空穴分别具有很强的氧化和还原性能，在氧气和水份存在下能在催化剂表面产生O2-、O3-、·OOH和·OH等活性物种，这些活性物种能将吸附在光催化表面上的有机物完全催化氧化为CO2和H2O。虽然BiVO4催化剂具有较高的光催化活性，但是，其作为单一窄禁带半导体，其存在表面吸附能力弱、光生电子和光生空穴难以分离等缺陷，表面上的光生电子和空穴的复合速率较快，使得光生电子和空穴来不及形成足够的·OH，降低了光量子效率，从而导致催化剂降解性能迅速降低，催化效率较低。本专利技术人考虑，提供一种用于污水处理的光催化剂及其制备方法，具有较高的催化效率。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种用于污水处理的光催化剂及其制备方法，该光催化剂具有较高的催化效率。为达到以上目的，本专利技术提供一种用于污水处理的光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将四乙烯五胺和铜源化合物溶于去离子水中，以400～800rpm的速度搅拌，形成铜铵络合物，Cu2+的浓度为0.05～0.3mol/L；将钨源化合物和草酸溶于去离子水中，以300～500rpm的速度搅拌，得到第一混合溶液；将所述第一混合溶液滴加至所述铜铵络合物中，得到第二混合溶液；向所述第二混合溶液中加入钒源化合物、铋源化合物和模板剂，以300～500rpm的速度搅拌，添加四乙烯五胺调整pH值为8～10，老化处理后得到第三混合溶液；将所述第三混合溶液置于水热反应釜中于120～180℃处理6～12h，冷却后得到浆液；将所述浆液过滤、洗涤、干燥、焙烧，压片成型后得到光催化剂。优选的，形成铜铵络合物的步骤中，所述四乙烯五胺和铜源化合物的摩尔比为1∶(1～2)。优选的，所述铜源化合物为硫酸铜、硝酸铜和醋酸铜中的一种或几种。优选的，所述钨源化合物和铜源化合物按照W∶Cu为1∶1进行称取。优选的，得到第一混合溶液的步骤中，所述钨源化合物为钨酸铵、仲钨酸铵、钨酸钠中一种或几种。优选的，所述钒源化合物为偏钒酸铵。优选的，所述铋源化合物为醋酸铋、硝酸铋中一种或几种。优选的，所述模板剂为1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中一种或几种。优选的，所述得到光催化剂的步骤具体为：将所述浆液过滤，滤得到沉淀经洗涤后转移至105～120℃的干燥装置中处理5～10h，然后将干燥后的产物置于300～500℃的空气条件下焙烧处理4～6h，压片成型后得到光催化剂。相应的，本专利技术还提供一种用于污水处理的光催化剂，由钨酸铜和钒酸铋组成的金属复合氧化物，其中，W、Cu、V、Bi的摩尔比为1∶1∶1∶1。本专利技术提供一种用于污水处理的光催化剂及其制备方法，包括：将四乙烯五胺和铜源化合物溶于去离子水中，搅拌后形成铜铵络合物；将钨源化合物和草酸溶于去离子水中，以300～500rpm的速度搅拌，滴加至所述铜铵络合物中，得到第二混合溶液；向所述第二混合溶液中加入钒源化合物、铋源化合物和模板剂，搅拌，添加四乙烯五胺，老化处理，然后置于水热反应釜中于120～180℃处理6～12h，冷却后得到浆液，过滤、洗涤、干燥、焙烧，压片成型后得到光催化剂。与现有技术相比，首先，本专利技术将钨酸铜和钒酸铋进行复合，有利于光生电子的跃迁，提高其分离效率避免复合，进而提高催化效率；其次，
利用四乙烯五胺的碱性和对不同金属的络合性能，将原料充分混合，形成沉淀，使活性组分获得均匀分散，克服了常规沉淀剂存在的活性组分分散不均匀性的不足。再次，利用水热处理的方法对催化剂进行后处理，有利于活性组分形成相应固体溶液，充分发挥协同催化作用，有效提高了催化剂的反应活性。实验结果表明，本专利技术制备的用于污水处理的光催化剂具有较高的催化效率。具体实施方式以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。本专利技术提供一种用于污水处理的光催化剂，所述催化剂是由钨酸铜和钒酸铋组成的金属复合氧化物，其中，W、Cu、V、Bi的摩尔比为1∶1∶1∶1。相应的，本专利技术还提供一种用于污水处理的光催化剂的制备方法，采用共沉淀和水热联合处理的方法，包括以下步骤：将四乙烯五胺和铜源化合物溶于去离子水中，以400～800rpm的速度搅拌，形成铜铵络合物，Cu2+的浓度为0.05～0.3mol/L；将钨源化合物和草酸溶于去离子水中，以300～500rpm的速度搅拌，得到第一混合溶液；将所述第一混合溶液滴加至所述铜铵络合物中，得到第二混合溶液；向所述第二混合溶液中加入钒源化合物、铋源化合物和模板剂，以300～500rpm的速度搅拌，添加四乙烯五胺调整pH值为8～10，老化处理后得到第三混合溶液；将所述第三混合溶液置于水热反应釜中于120～180℃处理6～12h，冷却后得到浆液；将所述浆液过滤、洗涤、干燥、焙烧，压片成型后得到光催化剂。作为优选方案，形成铜铵络合物的步骤中，所述四乙烯五胺和铜源化合物的摩尔比优选为1∶(1～2)，更优选为1∶1；所述铜源化合物优选为硫酸铜、硝酸铜和醋酸铜中的一种或几种；搅拌速度优选为500～800rpm，更优选为600～700rpm；搅拌时间优选为20min～40min，更优选为25min～40min，更优选为30min～40min。得到第一混合溶液的步骤中，搅拌速度优选为350～500rpm，更优选为400～500rpm；搅拌时间优选为10min～20min，更优选为12min～40min，更优选为14min～40min。所述钨源化合物优选为钨酸铵、仲钨酸铵和钨酸钠中一种或几种。所述钨源化合物和铜源化合物优选按照W与Cu的摩尔比为1∶1进行称取。得到第二混合溶液的步骤中，滴加时间优选为10～40min，更优选为20～30min。本专利技术利用四乙烯五胺的碱性和对不同金属的络合性能，将原材料充分混合，并
在相应条件下形成沉淀，其可以使活性组分获得均匀分散，克服了常规沉淀剂存在的活性组分分散不均匀性的不足。得到第三混合溶液的步骤中，所述钒源化合物优选为偏钒酸铵；所述铋源化合物优选为醋酸铋、硝酸铋中一种或几种；搅拌速度优选为350～500rpm，更优选为400～500rpm；搅拌时间优选为20～40min，更优选为25～40min，更优选为30～40min；老化处理的时间优选为30min～2h，更优选为1～2h。作为优选方案，所述模板剂优选为1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于污水处理的光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将四乙烯五胺和铜源化合物溶于去离子水中，以400～800rpm的速度搅拌，形成铜铵络合物，Cu2+的浓度为0.05～0.3mol/L；将钨源化合物和草酸溶于去离子水中，以300～500rpm的速度搅拌，得到第一混合溶液；将所述第一混合溶液滴加至所述铜铵络合物中，得到第二混合溶液；向所述第二混合溶液中加入钒源化合物、铋源化合物和模板剂，以300～500rpm的速度搅拌，添加四乙烯五胺调整pH值为8～10，老化处理后得到第三混合溶液；将所述第三混合溶液置于水热反应釜中于120～180℃处理6～12h，冷却后得到浆液；将所述浆液过滤、洗涤、干燥、焙烧，压片成型后得到光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于污水处理的光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将四乙烯五胺和铜源化合物溶于去离子水中，以400～800rpm的速度搅拌，形成铜铵络合物，Cu2+的浓度为0.05～0.3mol/L；将钨源化合物和草酸溶于去离子水中，以300～500rpm的速度搅拌，得到第一混合溶液；将所述第一混合溶液滴加至所述铜铵络合物中，得到第二混合溶液；向所述第二混合溶液中加入钒源化合物、铋源化合物和模板剂，以300～500rpm的速度搅拌，添加四乙烯五胺调整pH值为8～10，老化处理后得到第三混合溶液；将所述第三混合溶液置于水热反应釜中于120～180℃处理6～12h，冷却后得到浆液；将所述浆液过滤、洗涤、干燥、焙烧，压片成型后得到光催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成铜铵络合物的步骤中，所述四乙烯五胺和铜源化合物的摩尔比为1∶(1～2)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜源化合物为硫酸铜、硝酸铜和醋酸铜中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏亮，
申请(专利权)人：宁波高新区夏远科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33