光催化复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种光催化复合材料及其制备方法和应用，所述光催化复合材料包括：作为载体的第一光催化剂，所述第一光催化剂包含钨酸铋；第二光催化剂，所述第二光催化剂包含过渡金属硫化物；第三光催化剂，所述第三催化剂包含石墨相氮化碳；其中，所述第二光催化剂和所述第三光催化剂负载在所述第一光催化剂的表面上形成异质结构。该光催化复合材料不仅能够高效、快速的降解水中的有机污染物，而且还具有良好的稳定性和重复利用性，即多次回收利用依然会保持较好的降解效果。

【技术实现步骤摘要】
光催化复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及污水处理
，尤其涉及一种光催化复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着工业和城市化的快速发展，其排放的污染物超出现有的处理范围，导致环境受到严重的污染，尤其是水资源。来自各产业排放的污染物中含有难以降解的有机物，例如四环素、1，4-对苯醌等，因此，需要通过特定的技术手段，尽可能降低或消除这些难以降解的有机物对人们赖以生存的环境以及身体健康带来不利的影响。针对这些难以降解的有机物，如四环素，中国专利申请号为CN201610629403.1、专利技术名称为《基于铁酸铋复合材料构建光芬顿体系降解四环素的方法》中记载，将铁酸铋、适量的过氧化氢与含有四环素的有机污染物溶液加入到反应器中，构建光芬顿体系，在太阳光或紫外光照射下，进行四环素的降解。虽然构建的光-芬顿体系可以使催化体系反应速率与降解能力提升，但铁酸铋复合材料在回收利用时，随着重复使用的次数增加，其降解效果下降严重，进而会限制其进一步推广和应用。
技术实现思路
鉴于上述技术问题，本专利技术的目的就是提供一种光催化复合材料及其制备方法和应用，该光催化复合材料不仅能够高效、快速的降解水中的有机污染物，而且还具有良好的稳定性和重复利用性，即多次回收利用依然会保持较好的降解效果。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面提供一种光催化复合材料，包括：作为载体的第一光催化剂，所述第一光催化剂包含钨酸铋；第二光催化剂，所述第二光催化剂包含过渡金属硫化物；第三光催化剂，所述第三催化剂包含石墨相氮化碳；其中，所述第二光催化剂和所述第三光催化剂负载在所述第一光催化剂的表面上形成异质结构。如上所述的光催化复合材料，所述过渡金属硫化物选自二硫化钼。如上所述的光催化复合材料，所述钨酸铋具有片状结构。如上所述的光催化复合材料，所述第一光催化剂、第二光催化剂和第三光催化剂三者之间的质量比为100：0.3-2：0.5-5。如上所述的光催化复合材料，所述第一光催化剂、第二光催化剂和第三光催化剂三者之间的质量比为100：0.5：2-5。如上所述的光催化复合材料，所述光催化复合材料的平均比表面积为21.683m2/g。本专利技术第二个方面提供上述任一项实施方案中所述的光催化复合材料的制备方法，包括如下步骤：将第一光催化剂溶于有机溶剂中，形成混合溶液；向所述混合溶液中加入第二光催化剂、第三光催化剂，混合溶解后进行多次离心和洗涤处理，处理后的溶液进行干燥，得到所述光催化复合材料。如上所述的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：(1)钨酸铋的制备：将摩尔比为2:1的铋盐和钨酸盐分别溶于酸和超纯水的混合溶剂中得到混合溶液，然后通过碱液调节混合溶液的pH至2；于180℃下反应24h后，冷却至室温，经抽滤、洗涤和干燥后，得到钨酸铋；(2)硫化钼的制备：将质量比为1:2的钼酸铵和硫脲溶于二甲基甲酰胺溶剂中，直至混合溶液呈透明状态；于200℃下反应24h后，冷却至室温，经洗涤、离心、干燥后，得到硫化钼；(3)石墨相氮化碳的制备：将三聚氰胺和质量分数为60％的浓硝酸混合均匀得到混合溶液，其中，三聚氰胺的质量与浓硝酸的的体积之比为1:1；将该混合溶液进行煅烧后，冷却至室温，得到石墨相氮化碳。(4)将步骤(1)所得的钨酸铋加入到甲醇溶液中进行超声处理，然后再加入步骤(2)所制备的硫化钼，并进行超声、离心、洗涤和干燥处理，得到硫化钼负载于钨酸铋上的复合材料；(5)将步骤(4)所得到的复合材料加入甲醇溶液中进行超声处理，然后再加入步骤(3)所制备的硫化钼，并进行超声、离心、洗涤和干燥处理，得到所述光催化复合材料。本专利技术的第三个方面提供一种有机物的降解方法，所述降解方法包括如下步骤：将上述任一项实施方案中所述的光催化复合材料分散于有机溶液中后，加入0.05-0.2mL双氧水，得到混合溶液；将光源透过滤光件照射在混合溶液中后，得到有机物降解后的溶液。如上所述的降解方法，所述有机物选自四环素。本专利技术第四个方面提供一种含有机物的污水处理方法，采用上述实施方案中所述的降解方法来降解污水中的有机物。本专利技术的实施方案，至少具有如下有益效果：1)本专利技术提供的光催化复合材料，能够高效、快速的降解有机污染物，而且还具有良好的稳定性和重复利用性。2)本专利技术提供的光催化复合材料的制备方法，该制备方法简单，且操作方便。3)本专利技术提供的有机物的降解方法，由于该降解方法中使用了上述光催化复合材料，因此，该降解方法不仅高效，而且能够提高对有机物(尤其是四环素)的降解效率。4)本专利技术提供的含有机物的污水处理方法，由于采用上述降解方法，可以高效、快速的降解污水中的有机物，避免有机物对环境及人们身体健康造成不利的影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1、对照例1-5所制备得到的材料的X射线衍射(XRD)图谱；图2中的(a)～(c)分别为对照例1、对照例2和对照例3所制备得到的材料的扫描电镜(SEM)图；图2中的(d)～(f)为实施例1所制备得到的光催化复合材料的高分辨率透射电镜(HRTEM)图；图3为实施例1所制备得到的光催化复合材料的X射线光电子(XPS)能谱图，其中，图3中的(a)为XPS宽扫描谱，(b)为Bi4f，(c)为W4f，(d)为O1s，(e)为Mo3d，(f)为S2p，(g)为C1s，(h)为N1s；图4(a)为实施例1和对照例2所制备得到的材料的N2吸附/解吸等温线图；图4(b)为实施例1和对照例2所制备得到的材料的孔径分布图；图5为实施例1和对照例2、4、5所制备得到的材料在380nm下激发得到光致发光(PL)光谱图；图6为试验例1-4降解四环素的效果曲线图；图7为实施例1所制备得到复合材料与H2O2协同降解TC四环素的光催化机理图；图8为试验例5-13降解四环素的效果曲线图；图9为实施例1所制备得到的光催化复合材料在降低四环素体系中重复利用的效果曲线图。具体实施方式本专利技术首先提供一种光催化复合材料，包括：作为载体的第一光催化剂，该第一光催化剂包含钨酸铋；第二光催化剂，该第二光催化剂包含过渡金属硫化物；第三光催化剂，该第三催化剂包含石墨相氮化碳；其中，第二光催化剂和第三光催化剂负载在第一光催化剂的表面上形成异质结构。如上所述，由于第一光催化剂、第二光催化剂和第三光催化剂具有不同的能带隙，因此，第二光催化剂和第三光催化剂负载在第一光催化剂上能够形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光催化复合材料，其特征在于，所述光催化复合材料包括：/n作为载体的第一光催化剂，所述第一光催化剂包含钨酸铋；/n第二光催化剂，所述第二光催化剂包含过渡金属硫化物；/n第三光催化剂，所述第三催化剂包含石墨相氮化碳；/n其中，所述第二光催化剂和所述第三光催化剂负载在所述第一光催化剂的表面上形成异质结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种光催化复合材料，其特征在于，所述光催化复合材料包括：
作为载体的第一光催化剂，所述第一光催化剂包含钨酸铋；
第二光催化剂，所述第二光催化剂包含过渡金属硫化物；
第三光催化剂，所述第三催化剂包含石墨相氮化碳；
其中，所述第二光催化剂和所述第三光催化剂负载在所述第一光催化剂的表面上形成异质结构。


2.根据权利要求1所述的光催化复合材料，其特征在于，所述过渡金属硫化物选自二硫化钼。


3.根据权利要求1所述的光催化复合材料，其特征在于，所述钨酸铋具有片状结构。


4.根据权利要求1-3任一项所述的光催化剂复合材料，其特征在于，所述第一光催化剂、第二光催化剂和第三光催化剂三者的质量比为100：(0.3-2)：(0.5-5)。


5.根据权利要求1-3任一项所述的光催化剂复合材料，其特征在于，所述第一光催化剂、第二光催化剂和第三光催化剂三者的质量比为100：0.5：(2-5)。


6.一种权利要求1-5任一项所述的光催化复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将第一光催化剂溶于有机溶剂中，形成混合溶液；
向所述混合溶液中加入第二光催化剂、第三光催化剂，混合溶解后进行多次离心和洗涤处理，处理后的溶液进行干燥，得到所述光催化复合材料。


7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)钨酸铋的制备：将摩尔比为2:1的铋盐和钨酸盐分...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢元华，吴增民，王敏，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21