复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种复合磁性可见光催化剂银‑卤化银‑卤氧化铋‑铁酸钴及其制备方法，它提供一种可回收的磁性可见光催化剂Ag‑AgX‑BiOX‑CoFe2O4（X=Cl、Br、I），该催化剂由单质Ag、AgX（X=Cl、Br、I）、BiOX（X=Cl、Br、I）及CoFe2O4复合而成，多组份耦合有利于光生电子空穴对的有效分离，会产生较多的强氧化性物质，从而增强可见光催化剂的氧化活性，磁载体CoFe2O4的掺杂可使可见光催化剂具有足够强的磁回收能力，能够多次循环利用，从而降低烟气脱汞成本，提高可见光催化剂的环保性能。

【技术实现步骤摘要】
复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴及其制备方法
：本专利技术属于环境污染防治
，具体涉及一种复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴及其制备方法。
技术介绍
：汞由于其剧毒性、持久性、生物蓄积和大气远距离迁移能力对生态环境与人类健康造成极大的危害。煤燃烧被认为是大气中汞的主要来源。由于我国的能源生产结构主要以煤炭为主，2014年我国煤炭消费总量约为35亿吨标准煤，煤炭在一次能源消费结构中的比例维持在60%左右，虽然我国煤炭中汞平均含量仅有0.22mg/kg，但由于煤炭消耗量巨大，燃煤烟气中排放的汞对生态环境与人类健康的影响不容忽视。对此国家环境保护部颁布实施的《火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》明确规定了烟气中汞及其化合物的排放标准。燃煤烟气中汞主要以三种形态存在：单质汞（Hg0）、氧化态二价汞（Hg2+）及颗粒态汞（Hgp）。其中氧化态汞（Hg2+）易溶于水，可通过现有的湿法烟气脱硫装置有效去除；颗粒态汞（Hgp）易于通过现有的静电除尘设备有效去除；而单质汞（Hg0）由于熔点低、易挥发和难溶于水，很难通过现有的烟气污染物控制方法去除。因此，单质汞（Hg0）的有效脱除是当今燃煤烟气污染物控制领域的一大难题也是大气污染物治理领域的研究热点。目前，要脱除烟气中的单质汞（Hg0），通常先将单质汞（Hg0）氧化成二价汞（Hg2+），然后再通过现有的湿法烟气脱硫装置脱除。在将单质汞氧化成二价汞时，通常采用的是光化学催化的方法，利用可见光或紫外光照射催化剂，使可见光催化剂产生光生电子空穴对（e−+h+），光生电子空穴对与氧气或水反应生成具有强氧化性的超氧根离子（•O2—）或羟基（•OH），单质汞（Hg0）与超氧根离子（•O2—）或羟基（•OH）氧化成二价汞（Hg2+），然后通过现有的湿法烟气脱硫装置脱除。现有的广泛应用的可见光催化剂大多是单组份结构，如单质的Ag、单组份的AgX(X=Cl、Br、I)或单组份的BiOX(X=Cl、Br、I)，单组份的可见光催化剂在可见光照射下产生的光生电子空穴对容易复合，导致其催化活性较弱，导致光催化反应时间长，烟气脱汞效率低下，同时，现有的可见光催化剂的成本高和回收难。
技术实现思路
：综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本专利技术提供了一种复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴及其制备方法，它提供一种可回收的磁性可见光催化剂Ag-AgX-BiOX-CoFe2O4（X=Cl、Br、I），该催化剂由单质Ag、AgX（X=Cl、Br、I）、BiOX（X=Cl、Br、I）及CoFe2O4复合而成，多组份耦合有利于光生电子空穴对的有效分离，会产生较多的强氧化性物质，从而增强可见光催化剂的氧化活性，磁载体CoFe2O4的掺杂可使可见光催化剂具有足够强的磁回收能力，能够多次循环利用，从而降低烟气脱汞成本，提高可见光催化剂的环保性能。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴，其中：由Ag、AgX（X=Cl、Br、I）、BiOX（X=Cl、Br、I）及CoFe2O4组成。本专利技术的技术方案还可以是这样实现的：由Ag、AgI、BiOI及CoFe2O4组成，CoFe2O4、AgI及BiOI的重量比为CoFe2O4：AgI：BiOI=1：（1~10）：（1~10），Ag与AgI的重量比为0.1%~10%。本专利技术的技术方案还可以是这样实现的：由Ag、AgI、BiOI及CoFe2O4组成，CoFe2O4、AgI及BiOI的重量比为CoFe2O4：AgI：BiOI=1：1.5：2.5，Ag与AgI的重量比为1~5%。本专利技术的技术方案还可以是这样实现的：由Ag、AgCl、BiOCl及CoFe2O4组成，CoFe2O4、AgCl及BiOCl的重量比为CoFe2O4：AgCl：BiOCl=1：（1~5）：（1~10），Ag与AgCl的重量比为0.1%~10%。本专利技术的技术方案还可以是这样实现的：由Ag、AgCl、BiOCl及CoFe2O4组成，CoFe2O4、AgCl及BiOCl的重量比为CoFe2O4：AgCl：BiOCl=1：1：7，Ag与AgCl的重量比为1~5%。本专利技术的技术方案还可以是这样实现的：由Ag、AgBr、BiOBr及CoFe2O4组成，CoFe2O4、AgBr及BiOBr的重量比为CoFe2O4：AgBr：BiOBr=1：（1~10）：（1~20），Ag与AgBr的重量比为0.1%~10%。本专利技术的技术方案还可以是这样实现的：由Ag、AgBr、BiOBr及CoFe2O4组成，CoFe2O4、AgBr及BiOBr的重量比为CoFe2O4：AgBr：BiOBr=1：2：4，Ag与AgBr的重量比为1~5%。一种复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴的制备方法，其中：包括如下工艺步骤：一、制备磁性微颗粒CoFe2O4（1）、将a摩尔的Co(NO3)2·6H2O和2a摩尔Fe(NO3)3·9H2O溶入100~150mL的去离子水中并均匀搅拌，得到硝酸钴与硝酸铁的混合溶液A；（2）、将8a摩尔的氢氧化钠溶解于100~150mL的去离子水中得到溶液B；（3）、将溶液B缓慢添加到溶液A中调节溶液A的pH值，使溶液pH值维持在12~14之间，添加过程中边搅拌边添加，添加完毕后继续搅拌2~3小时，制得溶液C；（4）、对溶液C进行加热，使溶液C发生化学反应，反应完毕后，将反应所得产物自然冷却到室温，然后水洗3~5次，最后将水热反应产物置于60~80°C的烘箱中真空干燥24~48小时，将干燥后的产物研磨、筛分后制得磁性CoFe2O4微颗粒；二、制备AgX-BiOX-CoFe2O4（X=Cl、Br、I）磁性悬浮溶液（1）、按重量比换算出一定量AgX-BiOX-CoFe2O4（X=Cl、Br、I）催化剂中Ag的摩尔量与Bi的摩尔量，将Ag的摩尔量与Bi的摩尔量分别乘以AgNO3和Bi(NO3)3·5H2O的分子量得到所需要AgNO3和Bi(NO3)3·5H2O的重量，并称取相应重量的AgNO3和Bi(NO3)3·5H2O；（2）、将称取的AgNO3与Bi(NO3)3·5H2O溶入100~800mL的冰醋酸水溶液中，并均匀搅拌，得到酸性条件下硝酸银与硝酸铋的混合溶液D；（3）、将按重量比称取的步骤一中制备的磁性CoFe2O4微颗粒加入到溶液D中，并混合搅拌30~60分钟，制得溶液E；（4）、将上述步骤（1）中计算出的Ag的摩尔量和Bi的摩尔量相加，得出所需的KX（X=Cl、Br、I）的摩尔量，根据KX（X=Cl、Br、I）的摩尔量计算出所需的KX（X=Cl、Br、I）的重量；根据该重量称取KX（X=Cl、Br、I），将其溶解在20~200mL的水中，然后将该KX溶液滴加到溶液E中，滴加过程中边搅拌边滴加，且滴加完毕后连续搅拌2~3小时，之后再静置至少12小时，制得悬浮溶液F；三、制备磁性可见光催化剂Ag-AgX-BiOX-CoFe2O4（X=Cl、Br、I）（1）、将步骤二中制得的悬浮溶液F置于10~100W的紫外光灯下照射并搅拌1~10小时；（2）、将照射后的悬浮溶液F静置，然后固液分离出悬浮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合磁性可见光催化剂银‑卤化银‑卤氧化铋‑铁酸钴，其特征在于：由Ag、AgX（X=Cl、Br、I）、BiOX（X=Cl、Br、I）及CoFe

【技术特征摘要】
1.一种复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴，其特征在于：由Ag、AgX（X=Cl、Br、I）、BiOX（X=Cl、Br、I）及CoFe2O4组成。2.根据权利要求1所述的复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴，其特征在于：由Ag、AgI、BiOI及CoFe2O4组成，CoFe2O4、AgI及BiOI的重量比为CoFe2O4：AgI：BiOI=1：（1~10）：（1~10），Ag与AgI的重量比为0.1%~10%。3.根据权利要求1所述的复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴，其特征在于：由Ag、AgI、BiOI及CoFe2O4组成，CoFe2O4、AgI及BiOI的重量比为CoFe2O4：AgI：BiOI=1：1.5：2.5，Ag与AgI的重量比为1~5%。4.根据权利要求1所述的复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴，其特征在于：由Ag、AgCl、BiOCl及CoFe2O4组成，CoFe2O4、AgCl及BiOCl的重量比为CoFe2O4：AgCl：BiOCl=1：（1~5）：（1~10），Ag与AgCl的重量比为0.1%~10%。5.根据权利要求1所述的复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴，其特征在于：由Ag、AgCl、BiOCl及CoFe2O4组成，CoFe2O4、AgCl及BiOCl的重量比为CoFe2O4：AgCl：BiOCl=1：1：7，Ag与AgCl的重量比为1~5%。6.根据权利要求1所述的复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴，其特征在于：由Ag、AgBr、BiOBr及CoFe2O4组成，CoFe2O4、AgBr及BiOBr的重量比为CoFe2O4：AgBr：BiOBr=1：（1~10）：（1~20），Ag与AgBr的重量比为0.1%~10%。7.根据权利要求1所述的复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴，其特征在于：由Ag、AgBr、BiOBr及CoFe2O4组成，CoFe2O4、AgBr及BiOBr的重量比为CoFe2O4：AgBr：BiOBr=1：2：4，Ag与AgBr的重量比为1~5%。8.如权利要求1~7任一项所述的复合磁性可见光催化剂银-卤化银-卤氧化铋-铁酸钴的制备方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：一、制备磁性微颗粒CoFe2O4（1）、将a摩尔的Co(NO3)2·6H2O和2a摩尔Fe(NO3)3·9H2O溶入100~150mL的去离子水中并均匀搅拌，得到硝酸钴与硝酸铁的混合溶液A；（2）、将8a摩尔的氢氧化钠溶解于100~150mL的去离子水中得到溶液B；（3）、将溶液B缓慢添加到溶液A中调节溶液A的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张安超，张立享，路好，王华，万剑峰，朱崎峰，王发辉，刘志超，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41