铁掺杂钛硅分子筛Fe‑TS‑1复合光催化剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种铁掺杂钛硅分子筛Fe‑TS‑1复合光催化剂、制备方法及应用，将FeSO4·7H2O在搅拌的条件下加到去离子水中溶解，然后加入TS‑1粉末，剧烈搅拌，干燥，煅烧活化，冷却至室温，研磨得Fe‑TS‑1复合光催化剂。掺杂Fe以三氧化二铁的形式填充在TS‑1的孔道及表面。所述Fe‑TS‑1复合光催化剂中，TS‑1作为吸附剂，吸附有机物于纳米级微孔中，创造局部高浓度污染物环境，催化剂表面产生·OH优先与微孔中的有机物反应，实现“吸附‑降解‑活化”这样一个循环过程；TS‑1具有‑O‑Ti‑O‑半导体链，易受紫外光激发，产生电子和空穴，电子被掺杂的Fe

The iron doped titanium silicon molecular sieve Fe TS 1 composite photocatalyst, preparation method and Application

The invention provides a titanium silicon molecular sieve Fe TS 1 composite photocatalyst, preparation method and application of FeSO4 and 7H2O under the stirring condition to deionized water dissolved, and then add the TS 1 powder, intense mixing, drying, calcination, cooling to room temperature, grinding was Fe TS 1 composite photocatalyst. In the form of Fe doped iron oxide filled in the pores and surface of TS 1. The Fe TS 1 photocatalyst, TS 1 as adsorbent, the adsorption of organic matter on the nanoscale pores, create high local concentrations of pollutants in the environment, the surface of the catalyst to produce OH priority and organic reactions in porous, \adsorption degradation activation of such a cycle process; TS has 1 O Ti O semiconductor chain, susceptible to UV excitation, generated electrons and holes, electrons are doped Fe

【技术实现步骤摘要】
铁掺杂钛硅分子筛Fe-TS-1复合光催化剂、制备方法及应用
本专利技术属于环境材料制备
，涉及一种铁掺杂钛硅分子筛Fe-TS-1复合光催化剂、制备方法及应用。
技术介绍
随着社会的发展及工业化进程的加快，环境问题，特别是水环境问题日益突出，给水生生态系统造成严重破坏，并威胁人类健康与生存，阻碍了社会可持续发展。传统的水处理技术如物理法、化学法、生物法各自存在着缺点，已不适应人类社会可持续性发展的要求。而以产生羟基自由基(·OH)为氧化剂的绿色氧化技术已成为目前研究的一大热点。其中，光催化技术及芬顿或类芬顿技术因反应条件温和，无二次污染等特性已成为最为有发展前景的技术之一。传统的均相芬顿反应适用的溶液pH值范围狭窄(2～3.5)，分离Fe(OH)3带来的后续处理，增加处理成本，铁离子的流失造成二次污染，不能回收利用等缺点，限制了其发展及工业应用。在紫外光的照射下，Fe3+可以被还原成Fe2+，芬顿反应得到加速，同时铁离子(Fe2+，Fe3+)之间的转化构成循环。太阳光是自然界中取之不尽用之不竭的资源，其中含紫外光2～5％左右。钛硅分子筛是一种以钛为杂原子的分子筛，具有以下特点：MFI拓扑孔道结构使其具有优异的吸附性能，是常用的载体之一；对H2O2参与的有机物选择氧化反应具有良好的活性，选择性高；特殊表面活性位环境；不同的光生电子-空穴分离机制；同时与传统光催化剂TiO2相比，具有正四面体结构且高度分散的分布在TS-1骨架中的钛可大大提高对光能的利用效率。迄今为止未见将含铁化合物引入到TS-1，制备铁掺杂钛硅分子筛，并作为光催化剂利用光芬顿反应、吸附作用及光催化作用高效降解高浓度染料废水的报道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种铁掺杂钛硅分子筛Fe-TS-1复合光催化剂、制备方法及应用，实现了可被太阳光激发、利用TS-1的吸附及光催化作用和铁掺杂物的光芬顿作用协同高效降解高浓度染料废水的目的。本专利技术是通过如下技术方案实现的。铁掺杂钛硅分子筛Fe-TS-1复合光催化剂的制备方法，其特征在于，将FeSO4·7H2O在搅拌的条件下加到去离子水中溶解，然后加入TS-1粉末，剧烈搅拌，干燥，煅烧活化，冷却至室温，研磨得Fe-TS-1复合光催化剂。进一步的，FeSO4·7H2O与TS-1粉末原料配比m(Fe):m(TS-1)为0.01～0.30，其中，m(Fe)是指原料FeSO4·7H2O中所含Fe的质量，m(TS-1)是指的TS-1的质量。进一步的，加入TS-1后剧烈搅拌的时间为2～3h。进一步的，活化温度为500℃，活化时间为4～6h。进一步的，TS-1通过以下方法制备：将正硅酸四乙酯(TEOS)在高速搅拌的条件下加到四丙基氢氧化铵(TPAOH)水溶液中，然后恒温热反应至TEOS完全水解得到混合液A；将钛酸四丁酯(TBOT)在搅拌的条件下加到异丙醇(IPA)中溶解得混合液B，然后将混合液B在搅拌的条件下加到TPAOH水溶液中溶解得到混合液C；将溶液A和溶液C在搅拌的条件下逐滴混合，加热去醇，补加一定量的去离子水后，转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在一定压力和温度下晶化，冷却至室温，去离子水与乙醇依次洗涤沉淀至中性，干燥，置于马弗炉中煅烧，研磨得TS-1粉末。所述的Fe-TS-1复合光催化剂的制备方法制备的铁掺杂钛硅分子筛Fe-TS-1复合光催化剂，其特征在于，掺杂Fe以三氧化二铁的形式填充在TS-1的孔道及表面。所述Fe-TS-1复合光催化剂用于高浓度染料废水的降解应用，其特征在于，向染料废水中加入复合光催化剂Fe-TS-1和H2O2搅拌，在含有紫外线的光源照射进行光降解反应。进一步的，向染料废水中添加的所述Fe-TS-1复合光催化剂的加入量为0.05～0.3g/L。进一步的，H2O2的添加量为5～40mL/L。进一步的，染料废水的初始pH为2.07～10.01。本专利技术制备出了可被太阳光激发、催化剂活性高的铁掺杂钛硅分子筛Fe-TS-1复合光催化剂，其中，TS-1作为吸附剂，吸附有机物于纳米级微孔中，创造局部高浓度污染物环境，催化剂表面产生·OH优先与微孔中的有机物反应，实现“吸附-降解-活化”这样一个循环过程；TS-1具有-O-Ti-O-半导体链，易受紫外光激发，产生电子和空穴，电子被掺杂的Fe3+捕捉，抑制了电子空穴重组，提高了光能利用率；催化剂表面的Fe3+可被紫外光还原，加快了芬顿反应的速率，提高了整个体系氧化能力。实现了利用TS-1的吸附及光催化作用和铁掺杂物的光芬顿作用协同高效降解高浓度染料废水。附图说明图1为TS-1和复合光催化剂Fe-TS-1的SEM谱图，其中图(a)、(b)为不同放大倍数下TS-1的SEM谱图，图中(c)、(d)为复合光催化剂Fe-TS-1原料配比m(Fe):m(TS-1)为0.15、0.20的SEM谱图。图2为TS-1和不同原料配比复合光催化剂Fe-TS-1的XRD谱图，其中a、b、c、d、e、f、g分别为m(Fe):m(TS-1)为0、0.01、0.05、0.10、0.15、0.20、0.30的复合光催化剂Fe-TS-1的XRD谱图。图3为TS-1和不同原料配比复合光催化剂Fe-TS-1的FT-IR谱图，其中a、b、c、d、e、f、g分别为m(Fe):m(TS-1)为0、0.01、0.05、0.10、0.15、0.20、0.30的复合光催化剂Fe-TS-1的FT-IR谱图。图4为TS-1和不同原料配比复合光催化剂Fe-TS-1的UV-vis谱图，其中a为TS-1的UV-vis谱图，b、c分别是m(Fe):m(TS-1)为0.15、0.20的复合光催化剂Fe-TS-1的UV-vis谱图。图5为不同质量复合光催化剂Fe-TS-1对偶氮染料AO7吸附效果图。图6为以紫外灯为光源，不同载铁量复合光催化剂Fe-TS-1对偶氮染料AO7光催化降解效果图。图7为以紫外灯为光源，不同质量复合光催化剂Fe-TS-1对偶氮染料AO7光催化降解效果图。图8为以紫外灯为光源，复合光催化剂Fe-TS-1在不同溶液初始pH值下对偶氮染料AO7光催化降解效果图。图9为以紫外灯为光源，复合光催化剂Fe-TS-1在不同H2O2添加体积浓度下对偶氮染料AO7光催化降解效果图。图10为复合光催化剂Fe-TS-1在不同光源下对偶氮染料AO7光催化降解效果图。图11为Fe-TS-1复合光催化剂在紫外光激发下光催化降解机理图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。本专利技术所述的铁掺杂钛硅分子筛Fe-TS-1复合光催化剂的制备方法，首先利用水热法合成TS-1：将15.09mL正硅酸四乙酯(TEOS)在高速搅拌的条件下加到13.01mL四丙基氢氧化铵(TPAOH)与24mL去离子水的混合液中，然后加热至65℃水解0.5h得到混合液A；将0.71mL钛酸四丁酯(TBOT)在搅拌的条件下加到5.12mL异丙醇(IPA)中溶解得混合液B，然后将混合液B在搅拌的条件下加到3.25mLTPAOH和6mL水的混合液中溶解0.5h得到溶液C；将溶液A和溶液C在搅拌的条件下逐滴混合，加热至80℃去醇40min，补加去离子水至溶液原体积，转移至聚100mL四氟乙烯内衬的不锈本文档来自技高网...

【技术保护点】
铁掺杂钛硅分子筛Fe‑TS‑1复合光催化剂的制备方法，其特征在于，将FeSO4·7H2O在搅拌的条件下加到去离子水中溶解，然后加入TS‑1粉末，剧烈搅拌，干燥，煅烧活化，冷却至室温，研磨得Fe‑TS‑1复合光催化剂。

【技术特征摘要】
1.铁掺杂钛硅分子筛Fe-TS-1复合光催化剂的制备方法，其特征在于，将FeSO4·7H2O在搅拌的条件下加到去离子水中溶解，然后加入TS-1粉末，剧烈搅拌，干燥，煅烧活化，冷却至室温，研磨得Fe-TS-1复合光催化剂。2.根据权利要求1所述的Fe-TS-1复合光催化剂的制备方法，其特征在于，FeSO4·7H2O与TS-1粉末原料配比m(Fe):m(TS-1)为0.01～0.30，其中，m(Fe)是指原料FeSO4·7H2O中所含Fe的质量，m(TS-1)是指的TS-1的质量。3.根据权利要求1所述的Fe-TS-1复合光催化剂的制备方法，其特征在于，加入TS-1后剧烈搅拌的时间为2～3h。4.根据权利要求1所述的Fe-TS-1复合光催化剂的制备方法，其特征在于，活化温度为500℃，活化时间为4～6h。5.根据权利要求1所述的Fe-TS-1复合光催化剂的制备方法，其特征在于，TS-1通过以下方法制备：将正硅酸四乙酯(TEOS)在高速搅拌的条件下加到四丙基氢氧化铵(TPAOH)水溶液中，然后恒温热反应至TEOS完全水解得到混合液A；将钛酸四丁酯(TBOT)在搅拌的条件下...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴强顺，王慧娟，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32