一种水体综合处理BiVO4/CdS复合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于光催化功能材料领域，一种光催化降解处理水体污染中的BiVO4/CdS复合物及其制备方法和应用。该复合物的其通式为：BiVO4/(CdS)x，（0＜x＜1），不仅光催化效率高，同时具有杀菌功能，制备方法简单，是一种新型光催化、杀菌纳米材料，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种水体综合处理BiVO4/CdS复合物及其制备方法和应用
本专利技术属于光催化功能材料领域，尤其涉及一种光催化降解处理水体污染中的BiVO4/CdS复合物及其制备方法和应用,该复合物不仅可以降解水体染料污染，还可以杀灭水体中例如大肠杆菌等微生物。
技术介绍
我国环境污染现状主要表现为：以煤炭燃烧所排放的二氧化硫和烟尘为主要污染物的大气污染；以工业排放废水中有机物为主要污染物的水体污染；还有水土流失和植被破坏造成的生态环境破坏。近年来，水资源污染逐渐加剧，其中染料废水的污染是危害较大的一种。工业染料废水排放量大，且多数染料属于芳香类有机化合物，因难以降解而长期残留于水体，对绝大部分生物的生存构成极大威胁。传统能源的过度消费与人类对绿色生态环境的需求背道而驰。随着现代文明的发展，人类对洁净水资源的需求更加迫切。而水资源的短缺，特别是水资源的污染问题已经成为全球范围内广泛关注的问题，寻找经济便捷有效的水污染处理防治技术成为科学界的重要任务。半导体光催化材料作为将太阳能转化为其它形式能量的媒介，在能源与环境领域有着重要应用。在降解环境污染物方面半导体光催化材料具有以下显著优点：（1）反应条件温和，对温度、PH值等均无特殊极端要求，处理过程安全无污染；（2）具有较强的氧化-还原能力，能有效降解有机污染物；（3）能有效地将储量庞大的太阳能转化成化学能，且能通过光致载流子驱动光催化反应。基于以上优点，选择合适的材料，制备出高效的半导体光催化剂成为目前科学界的研究热点。我们一般通过对半导体材料进行改性来提高半导体的光催化活性，常用的改性方法有：离子掺杂、贵金属沉积、构建复合半导体等。离子掺杂是指将金属或非金属元素掺入半导体材料改变材料的电子能带结构，同时能影响半导体材料的晶体结构，减缓电子-空穴对的复合概率。掺杂半导体催化剂可达到可见光范围的响应，但也存在诸如不足之处：掺入的离子总有些处于离散状态，不利于光致载流子的分离和迁移。贵金属能有效捕获光致电子，因此在半导体材料表面进行贵金属沉积是降低光致载流子复合概率的有效方法，但该种手段往往成本较高，且贵金属的负载方法复杂不易操作。复合半导体材料能实现可见光区域的光响应和光生载流子的输运与分离，是目前研究及应用最广泛的光催化剂。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种用于水体综合处理BiVO4/CdS复合物及其制备方法和应用。该复合粉体不仅光催化效率高，同时具有杀菌功能，制备方法简单，是一种新型光催化、杀菌纳米材料。为了实现上述目标，本专利技术提供的一种用于水体综合处理BiVO4/CdS复合物，其通式为：BiVO4/(CdS)x，（0＜x＜1）。优选的，所述复合半导体的化学式BiVO4/（CdS）0.6。进一步的，本专利技术提供的一种用于水体综合处理BiVO4/CdS复合物的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将Bi的可溶性盐溶于醇的溶液中，加入CATB，搅拌得到溶液A；将NH4VO3溶解于醇的溶液中，将溶液倒入索氏提取器下端的烧瓶中，搅拌一段时间，油域控温，冷却得到溶液B；步骤2、将溶液A和溶液B混合，添加分散剂，得到混合溶液C；步骤3、将Cd的可溶性盐溶于去离子水中，在超声条件下将上述溶液滴入溶液C中，保持超声1小时，后滴加NaS溶液并保持超声1小时，得到悬浊液D；步骤4、将悬浊液D抽滤，在烘箱中烘干，即得。所述步骤（1）中Bi的可溶性盐为氯化盐、醋酸盐、硝酸盐、磷酸盐等；所述醇溶液为甲醇、乙醇、乙二醇等有机溶剂；所述醇溶液的用量为Bi可溶性盐或NH4VO3摩尔用量的10-20倍。所述步骤（1）中油域控温条件为105-120℃。所述步骤（2）中分散剂为丁二酮肟。所述步骤（1）（3）中Bi离子：Cd离子的量为摩尔量1：x；（0＜x＜1）。所述步骤（4）中烘干温度为70-90℃，烘干时间为1-2h。所述的搅拌转速为500r/min-800r/min，搅拌时间为0.5-2h。一种用于水体综合处理BiVO4/(CdS)x复合粉体可以应用于催化降解处理孔雀石绿等染料，或杀灭水体中的微生物，所述微生物为大肠杆菌。优选的，x=0.6时，光催化粉体的催化降解效果最佳。本专利技术的有益效果。本专利技术提供一种用于水体综合处理的纳米复合粉体，形貌独特，制备简单，有优异的可见光相应，粉体纯度高、催化性能好；本专利采用简单的常温两步超声方法，CdS和BiVO4结合紧密，界面电子流动性好，光声电子更容易分离。本专利技术的光催化粉体对罗丹明B有较明显的催化作用，可以降解水体染料污染，并且可用于细菌灭活等方面，杀灭水体中的微生物。附图说明图1是实施例1制备复合物的XRD图谱；图2是实施例2制备复合物的SEM图谱；图3是实施例3制备复合物的SEM图谱；图4是实施例4制备复合物对罗丹明B的光催化降解图；图5是实施例5制备复合物对罗丹明B的光催化降解图；图6是不同比例x的BiVO4/CdS复合物对罗丹明B的光催化作用；图7为实施例6中不同时间对大肠杆菌的杀灭效果。a，x=0时未复合粉体对大肠杆菌的杀灭效果图；b，x=0.6时所制备样品对大肠杆菌杀灭效果。图8是对比例1制备样品的SEM图谱。图9是对比例2制备样品的SEM图谱。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做详细的说明。实施例1一种用于水体综合处理BiVO4/CdS复合半导体，其通式为：BiVO4/(CdS)x，其中，x=0.4。所述一种用于水体综合处理BiVO4/CdS复合粉体的制备方法，包括以下步骤：步骤1：称取0.6mmol硝酸铋溶于一定量的乙醇的溶液中（乙醇的体积用量为硝酸铋摩尔量的20倍），加入0.1gCATB，搅拌得到溶液A；称取0.6mmolNH4VO3溶解于乙醇的溶液中（乙醇的体积用量为硝酸铋摩尔量的10倍），将溶液倒入索氏提取器下端的烧瓶中，500r/min搅拌0.5h，油域控温，油域控温110℃，冷却得到溶液B。步骤2：将溶液A和溶液B混合，添加0.1g丁二酮肟，得到混合溶液C。步骤3：称取0.4mmol硝酸镉溶于一定量的去离子水中（去离子水的体积用量为硝酸镉摩尔量的20倍），在超声条件下将上述溶液滴入溶液C中，保持超声1小时。后滴加0.4mmolNaS溶液并保持超声1小时，得到悬浊液D。步骤4：将悬浊液D抽滤，在70℃下烘干2h，得到催化剂粉体。所得粉体的XRD图谱如图1所示，可见制备的化合物粒径约为100nm，尺寸小，分散均匀。在构建异质结时，可以形成良好的界面接触结构，有利于电子-空穴对的分离，进而提升光催化性能。实施例2一种用于水体综合处理BiVO4/CdS复合半导体，其通式为：BiVO4/(CdS)x，其中，x=0.6。所述一种用于水体综合处理BiVO4/CdS复合粉体的制备方法，包括以下步骤：称取0.4mmol硝酸铋溶于一定量的甲醇的溶液中（甲醇的体积用量为硝酸铋摩尔量的20倍），加入0.1gCATB，搅拌得到溶液A；称取0.4mmolNH4VO3溶解于乙醇的溶液中（乙醇的体积用量为硝酸铋摩尔量的10倍），将溶液倒入索氏提取器下端的烧瓶中，800r/min搅拌1h，油域控温，油域控温105℃。冷却得到溶液B。将溶液A和溶液B混合，添加0.1g丁二酮肟，得到混合溶液C；称取0.6mmol硝酸镉溶于一定量的去离子水中（去离子水的体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于水体综合处理BiVO4/CdS复合物，其特征在于，所述复合物的通式为：BiVO4/(CdS)x，（0＜x＜1）。

【技术特征摘要】
1.一种用于水体综合处理BiVO4/CdS复合物，其特征在于，所述复合物的通式为：BiVO4/(CdS)x，（0＜x＜1）。2.根据权利要求1所述的所述一种用于水体综合处理BiVO4/CdS复合物，其特征在于，所述复合物为BiVO4/（CdS）0.6。3.一种如权利要求1所述的用于水体综合处理BiVO4/CdS复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将Bi的可溶性盐溶于醇的溶液中，加入CATB，搅拌得到溶液A；将NH4VO3溶解于醇的溶液中，将溶液倒入索氏提取器下端的烧瓶中，搅拌一段时间，油域控温，冷却得到溶液B；步骤2、将溶液A和溶液B混合，添加分散剂，得到混合溶液C；步骤3、将Cd的可溶性盐溶于去离子水中，在超声条件下将上述溶液滴入溶液C中，保持超声1小时，后滴加NaS溶液并保持超声1小时，得到悬浊液D；步骤4、将悬浊液D抽滤，在烘箱中烘干，即得。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宣文，郭瑞，闫爱国，韩冠男，徐博涛，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：河北,13