一种Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂及其制备方法与应用。所述方法包括以下步骤：将钼源与铁源按一定比例加入球磨罐中进行球磨，获得钼铁混合物；然后将钼铁混合物进行干燥，得到Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂的前驱体；再将Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂的前驱体在马弗炉中煅烧，得到Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂；最后将得到Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂进行洗涤，干燥。本发明专利技术得到的Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂在可见光下活化过硫酸盐降解有机污染物在环境修复方面具有广阔的应用前景，同时本发明专利技术的制备方法步骤简单，成本低廉。成本低廉。成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于无机光催化剂材料
，涉及光催化剂的制备，具体涉及一种Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂及其该可见光催化剂活化过硫酸盐处理水中有机污染物的应用。

技术介绍

[0002]随着经济社会的发展，人们逐渐实现工业化和现代化的同时，引发的水污染问题也越来越严重。近年来，在废水中广泛检测出残留的大量抗生素，严重危害了人类的健康和环境的质量。传统的水污染处理技术如吸附、沉淀和过滤等具有良好的效果，但它们的原理是将污染物大分子从一相转移到另一相，不能将有机大分子直接降解，不可避免的导致了二次污染。高级氧化工艺(AOPs)通过产生高活性的自由基，如羟基自由基(
·
OH)等，可将有机大分子彻底降解为H2O和CO2等小分子。与传统的技术相比，AOPs由于具有自由基氧化无选择性和降解效果好等特点被广泛应用于抗生素废水的处理中。而其中基于硫酸根自由基(SO4‑
·
)的高级氧化技术已经成功运用于废水中有机污染物的去除。硫酸根自由基的氧化能力高于羟基自由基，有较长的自由基寿命(20
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40μs)和较宽的pH应用范围(2
‑
8)，以及对芳香族有机物独特的选择性。但传统的硫酸根活化技术存在能耗高，活化能力差的缺点，因此寻求一种光催化剂用于有效活化过硫酸盐是十分必要的。
[0003]最近，人们发现钼酸盐具有可选择性、外露活性强、比表面能高、带隙窄和能响应紫外可见光等优点，所以学者们意图在这一领域寻求最优的光催化剂。其中钼酸铁在光催化、电催化和光电极的应用研究中被证明是一种很有前途的窄带隙半导体。由于钼酸铁具有合适的能带结构，因此构建Z
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scheme型异质结能够提高电荷载流子的空间分离能力，改善催化性能。
[0004]基于以上情况，本专利技术提供一种Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂的简易制备方法，并用于在可见光下活化过硫酸盐高效降解水体中的有机污染物。

技术实现思路

[0005]本专利技术的首要目的：为解决现存光催化剂的光生载流子易于复合的技术问题，本专利技术通过绿色、简易的球磨
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煅烧方法成果制备了Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂。Fe2(MoO4)3和MoO3之间Z型异质结的构建可以促进光生载流子的快速有效迁移，留下高氧化还原能力的光生载流子，从而使其氧化还原能力最大化，体现出高效催化性能。另外，Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂能够活化过硫酸盐产生自由基，进一步避免光生载流子的复合。
[0006]本专利技术的另一目的：提供上述Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂在可见光下活化过硫酸盐降解有机污染物的应用。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)将钼源与铁源按一定比例加入球磨罐中进行球磨，获得钼铁混合物；
[0010](2)将所述步骤(1)获得的钼铁混合物进行干燥，获得Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂的前驱体；
[0011](3)将所述步骤(2)获得的Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂的前驱体在马弗炉中煅烧，获得Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂；
[0012](4)将所述步骤(3)获得的Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂进行洗涤，然后干燥至质量恒重。
[0013]优选地，步骤(1)中所述的钼源为四水合钼酸铵；所述的铁源为九水合硝酸铁。
[0014]优选地，步骤(1)中所述的钼源和铁源的摩尔比为2.6。
[0015]优选地，步骤(1)中所述的钼源和铁源与锆珠的质量比1：50。
[0016]优选地，步骤(1)中所述的球磨为通过行星球磨机进行球磨。
[0017]优选地，步骤(1)中所述球磨时间为2h；所述球磨转速为450r/min。
[0018]优选地，步骤(2)中所述的干燥温度为80℃；所述干燥时间为8h。
[0019]优选地，步骤(3)中所述的煅烧温度为500℃；所述的升温速率为5℃/min；所述煅烧时间为4h。
[0020]优选地，步骤(4)中所述的干燥温度为90℃；所述干燥时间为24h以上，干燥至质量为恒重。
[0021]本专利技术基于上述方法制备得到了Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂，可用于可见光下活化过硫酸盐，降解水中有机污染物。
[0022]本专利技术的优点如下：
[0023]1)本专利技术提出的Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂采用简单绿色的球磨
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煅烧法，这种方法简单易调控，并且不需要溶剂不会造成二次污染，也不会导致离子损失，易于工业化生产，降低了合成成本。
[0024]2)本专利技术所制备的Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂分布均匀，界面之间紧密接触，能够产生更多的活性位点。
[0025]3)Fe2(MoO4)3和MoO3之间Z型异质结的构建，优化了光生电子和光生空穴的转移路径，保留了具有更高氧化还原能力的光生载流子，促使反应体系氧化还原能力最大化。
[0026]4)本专利技术所制备的Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂在可见光下能够更高效活化过硫酸盐，并产生空穴，电子，羟基自由基，硫酸根自由基，超氧自由基，对污染物去除效果好。
[0027]5)本专利技术所制备的Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂性能稳定、废水中无残留，有很好的工业化应用前景。
[0028]6)本专利技术所制备的Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂用量较小，且在常温条件下能高效去除污染物，条件可控，经济可行。
附图说明
[0029]图1为Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂的XRD谱图；
[0030]图2为Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂的紫外可见漫反射光谱图，其中，
右上角的插图为光吸收系数(αhv)对能量(hv)变化关系图；
[0031]图3为不同体系条件下泰乐菌素的降解对比图；
[0032]图4为可见光下的Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂活化PDS降解泰乐菌素的循环实验图；
[0033]图5为可见光下的Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂活化PDS降解泰乐菌素体系每次循环实验后的金属离子浸出率；
[0034]图6为可见光下的Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂活化PDS降解泰乐菌素的自由基捕获图。
具体实施方式
[0035]下面通过具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：将钼源与铁源进行球磨，制备形成Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂的前驱体；将Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂的前驱体在马弗炉中煅烧，制备形成Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂；所述方法具体包括如下步骤：(1)将钼源与铁源按一定比例加入球磨罐中进行球磨，获得钼铁混合物；(2)将所述步骤(1)获得的钼铁混合物进行干燥，获得Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂的前驱体；(3)将所述步骤(2)获得的Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂的前驱体在马弗炉中煅烧，获得Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂；(4)将所述步骤(3)获得的Z型Fe2(MoO4)3/MoO3异质结可见光催化剂进行洗涤，然后干燥至质量恒重。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的钼源为四水合钼酸铵；所述的铁源为九水合硝酸铁；所述的钼源和铁源的摩尔比为1.5
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7；所述的钼源和铁源与锆珠的质量比为1：5至1：50；所述球磨为通过行星球磨机进行球磨；所述球磨时间为0.5
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3h；所述球磨转速为450...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭娜娜，谢晓迪，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：