一种漂浮型水凝胶光催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种漂浮型水凝胶光催化剂的制备方法及其应用，其先进行BiVO4/Ag3VO4粉末光催化剂的合成，再通过漂浮型制备过程，从而制备出一种在可见光下增强铜绿微囊藻光催化失活的光催化剂材料。本发明专利技术光催化剂具有光催化性能强和稳定性好、可见光吸收能力强和光生电荷的分离效率高等特点。该合成方法简单易行，绿色环保，能有效控制蓝藻水华，在水处理技术领域具有良好的前景。术领域具有良好的前景。术领域具有良好的前景。

Preparation and application of a floating hydrogel photocatalyst

【技术实现步骤摘要】
一种漂浮型水凝胶光催化剂的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于水处理
，具体涉及一种用于去除水中藻类的漂浮型BiVO4/Ag3VO4水凝胶光催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，光催化技术的不断发展使其在环境领域得到了越来越广泛的应用，成为了在水处理中最先进的技术之一。光催化具有环境可持续和使用成本低的优势，已被广泛用于解决各种环境问题。传统的光催化剂往往存在仅对紫外光有反应以及相应的光激发电子
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空穴复合快速等缺点，导致此类光催化剂在可见光下显示出有限的藻类去除性能，这限制了它们的实际应用。并且，传统的光催化剂一般为粉末状，难回收，易造成二次污染，无法在实际水体环境中应用，因此，制备一种可见光下光催化性能强、稳定性好、光生电荷的分离效率高且易回收的光催化剂势在必行。
[0003]目前还未有的一种漂浮型BiVO4/Ag3VO4水凝胶光催化剂及其制备的相关专利报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于去除水中藻类的漂浮型BiVO4/Ag3VO4水凝胶光催化剂的制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种漂浮型BiVO4/Ag3VO4水凝胶光催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）首先是BiVO4的制备：制备浓度为1.84 M的硝酸溶液；接着，将0.02mol（9.8g）Bi(NO3)3·
5H2O加入到50mL的1.84M的硝酸溶液中，得到溶液A；再将0.02mol（2.34g）Na3VO4·
12H2O加入到50mL的1.84M的硝酸溶液中，得到溶液B。待A和B溶液充分溶解后，将两种溶液混合，并加入尿素，然后在95℃下搅拌；完成后用去离子水洗涤，并在80℃下干燥获得。
[0006]（2）然后是BiVO4/Ag3VO4的制备：在超声条件下，将得到的0.3g BiVO4分散在50mL超纯水中。在上述分散液中加入0.174g AgNO3溶液，搅拌30min。之后将溶解在50mL水中的0.1368g Na3VO4·
12H2O滴加到上述溶液中，然后用0.1M NaOH溶液调整pH至10，最后在黑暗条件下搅拌6h，得到BiVO4/Ag3VO4催化剂。
[0007]（3）最后是水凝胶光催化剂的制备：将2.5g PVA和0.3g海藻酸钠溶解在水中，在95℃水浴加热5h，得到透明均匀溶液；然后向该溶液中加入适量的BiVO4/Ag3VO4光催化剂，快速搅拌3min，后加入0.5g中空玻璃微珠增强漂浮性和抗压强度，快速搅拌30s后，立即倒入模具中，在
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20℃下冷冻6h，室温下解冻2h，再冷冻
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解冻循环3次，得到漂浮型BiVO4/Ag3VO4水凝胶光催化剂。
[0008]应用：漂浮型BiVO4/Ag3VO4水凝胶光催化剂可应用于可见光或太阳光下去除有毒有害藻类和污染物。
[0009]本专利技术的优点在于：本专利技术先进行BiVO4/Ag3VO4粉末光催化剂的合成，再通过负载制备漂浮型，从而制备出一种在可见光下能去除水中有毒有害藻类的漂浮型光催化剂材料。由于传统单纯的BiVO4/Ag3VO4催化剂无法做到机动性且可回收性的除藻，还往往会造成水体环境的二次污染，本专利技术的创造点在于专利技术一种可适用于去除漂浮于水面上的铜绿微囊藻的漂浮型光催化剂，能够更好的悬浮在藻悬液中，与藻细胞接触更加充分。同时，水凝胶的电子传导规律与粉末相似，为Z型电子传导途径，BiVO4上的导带电势（2.86 eV）能够满足将H2O氧化成
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OH 的电位条件，同时导带上的空穴也能够灭活藻细胞。光催化过程中产生的主要活性物质
•
OH和h
+
攻击藻细胞，使得藻细胞发生破裂，细胞内容物流出，同时部分藻细胞有机物也能够被活性物质所降解。在制备光催化剂的过程中加入了水凝胶，而且在制备水凝胶时创新性的加入了适量的中空玻璃微珠，中空玻璃微珠具有密度小、强度高的优点，不仅使其在水中具有优良的漂浮效果，而且解决了其他类型光催化剂难以回收且易造成水环境二次污染的缺点，更重要的是这有利于去除漂浮在水面上的铜绿微囊藻，同时它还具有光催化性能强和稳定性好、可见光吸收能力强、光生电荷的分离效率高等特点。而且合成方法简单易行，漂浮型光催化材料解决了粉末纳米材料无法回收，对水生环境有毒性的问题，绿色环保，能有效控制蓝藻水华，在水处理
具有良好的前景。
附图说明
[0010]图1是实施例1漂浮型BiVO4/Ag3VO4水凝胶光催化剂（ABVH
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0.05、ABVH
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0.08、ABVH
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0.1。注：ABVH表示33%BiVO4/Ag3VO4水凝胶，0.05表示材料的投加量，单位为克）光催化降解叶绿素a对应的时间
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降解率关系图，从图1中可知，本专利技术制得的漂浮型BiVO4/Ag3VO4水凝胶光催化剂（ABVH
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0.05）、（ABVH
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0.08）、（ABVH
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0.1）在光化学反应器中进行光催化降解实验，测得该光催化剂对叶绿素a的去除率在4h内分别达到88%、96%和99.6%。
[0011]图2是实施例1漂浮型BiVO4/Ag3VO4水凝胶光催化剂（ABVH
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0.1）对叶绿素a的循环降解效果图，从图2中可知，在5次循环实验中，对叶绿素a的降解效率分别为99.5%、93.4%、92.1%、90.1和87.5%。可以看到ABVH
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0.1的除藻效率前四次保持在90%以上，说明本专利技术的漂浮型BiVO4/Ag3VO4水凝胶光催化剂具有较好的稳定性。
[0012]图3是实施例1漂浮型BiVO4/Ag3VO4水凝胶光催化剂的SEM图。
具体实施方式
[0013]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明。本专利技术的方法如无特殊说明，均为本领域常规方法。
[0014]实施例1一种漂浮型BiVO4/Ag3VO4水凝胶光催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）首先是BiVO4的制备：制备浓度为1.84M的硝酸溶液；接着，将0.02mol（9.8g）Bi(NO3)3·
5H2O加入到50mL的1.84M的硝酸溶液中，得到溶液A；再将0.02mol（2.34g）Na3VO4·
12H2O加入到50mL的1.84M的硝酸溶液中，得到溶液B。待A和B溶液充分溶解后，将两种溶液混合，并加入尿素，然后在95℃下搅拌；完成后用去离子水洗涤，并在80℃下干燥获得。
[0015]（2）然后是BiVO4/Ag3VO4的制备：在超声条件下，将得到的0.3g BiVO4分散在50mL
超纯水中。在上述分散液中加入0.174g AgNO3溶液，搅拌30min。之后将溶解在50mL水中的0.1368g Na3VO4·
12H2O滴加到上述溶液中，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于去除水中藻类的漂浮型BiVO4/Ag3VO4水凝胶光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）BiVO4的制备：将0.02 mol Bi(NO3)3·
5H2O加入到50 mL的1.84 M的硝酸溶液中，得到溶液A；再将0.02 mol Na3VO4·
12H2O加入到50 mL的1.84 M的硝酸溶液中，得到溶液B；将溶液A和溶液B混合，并加入尿素，然后在95℃下搅拌；完成后用去离子水洗涤，并在80℃下干燥获得；（2）BiVO4/Ag3VO4的制备：在超声条件下，将0.3 g BiVO4分散在50 mL超纯水中，再加入0.174 g AgNO3，搅拌30 min，之后将50 mL含有0.1368 g Na3VO4·

【专利技术属性】
技术研发人员：范功端，胡恺葳，林久洪，罗静，夏铭谦，鄢忠森，王颖慕，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：