平码五不中公式规律
  • / 6
  • 下载费用:30 金币  

一种改性钒酸铋光催化剂及其制备方法.pdf

关 键 ?#21097;?/dt>
一种 改性 钒酸铋 光催化剂 及其 制备 方法
  专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
摘要
申请专利号:

CN201910039169

申请日:

20190116

公开号:

CN109622062A

公开日:

20190416

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法律详情: 公开
IPC分类号: B01J31/36;B01J35/10 主分类号: B01J31/36;B01J35/10
申请人: 南京工程学院
发明人: 张泽武;杨云峰;史皓峻;戴逸凡;李诗佳
地址: 211167 江苏省南京市江宁科学园弘景大道1号
优先权:
专利代理机构: 32237 代理人: 邓丽;王伟
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

CN201910039169

授权公告号:

法律状态公告日:

20190416

法律状态类型:

公开

摘要

本发明涉及一种改性钒酸铋光催化剂及其制备方法,该催化剂?#24615;?#20307;为碳纳米管/ZIF?67复合物,活性担载物为钒酸铋纳米片。该催化剂是通过预先制备碳纳米管/ZIF?67复合物,然后在碳纳米管/ZIF?67复合物上沉积钒酸铋纳米片而制得。该催化剂具有较高的光催化反应活性和稳定性,在污水处理、光能转换等领域有较大的应用前景。

权利要求书

1.一种改性钒酸铋光催化剂,其特征在于,所述光催化剂为负载型催化剂,其?#24615;?#20307;为?#28982;?#21270;碳纳米管与金属有机骨架ZIF-67的复合物,活性担载物为钒酸铋纳米片。 2.一种改性钒酸铋光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1):室温下,按?#28982;?#21270;碳纳米管与甲醇质量比0.01:1~0.1:1,配置?#28982;?#21270;碳纳米管醇溶液;按聚合物改性剂与?#28982;?#21270;碳纳米管的质量比0.2:1~10:1,加入聚合物改性剂,超声分散0.5~1h;按钴盐与?#28982;?#21270;碳纳米管的质量比0.1:1~10:1,加入钴盐,搅拌0.5~2h;按2-甲基咪唑与钴盐的质量比0.5:1~5:1,加入2-甲基咪唑,搅拌0.5~2h,转移至反应釜中,80~120℃下反应12~36h,冷却至室温,离心分离,沉淀用50~200倍钴盐质量的甲醇洗涤,60~90℃下真空干燥8~16h,得碳纳米管/ZIF-67复合物; 步骤2):室温下,配置质量分数为20%~40%?#21335;?#30813;酸水溶液,按铋盐与稀硝酸水溶液的质量比0.02:1~0.1:1,加入铋盐;按表面活性剂与铋盐的质量比0.2:1~5:1,加入表面活性剂,超声0.5~1h,得铋?#31283;?#28082;;另按偏钒酸盐与无机碱水溶液的质量比0.005:1~0.05:1,将偏钒酸盐加入到质量分数为2%~15%的无机碱水溶液,得偏钒酸盐碱溶液;按铋?#31283;?#28082;与偏钒酸盐碱溶液的质量比0.8:1~1.5:1,将偏钒酸盐碱溶液逐滴加入到铋?#31283;?#28082;,搅拌0.5~2h,得钒酸铋前驱体混合液;用质量分数为10%~20%的氢氧化钠水溶液调节钒酸铋前驱体混合液的pH至5-7,再按碳纳米管/ZIF-67复合物与铋盐的质量比2:1~10:1,加入碳纳米管/ZIF-67复合物,搅拌2~6h,转移至反应釜中,120~200℃下反应0.5~4h,冷却至室温,离心分离,沉淀用50~200倍碳纳米管/ZIF-67复合物的去离子水洗涤,60~90℃下真空干燥8~16h,得碳纳米管与金属有机骨架共改性钒酸铋光催化剂。 3.根据权利要求2所述的一种改性钒酸铋光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述的聚合物改性剂为聚乙烯?#37327;?#28919;酮或羟丙基?#23435;?#32032;,所述钴盐为六水?#19979;?#21270;钴或六水合硝酸钴。 4.根据权利要求2所述的一种改性钒酸铋光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中所述的铋盐为五水合硝酸铋或氯化铋,所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基硫酸钠,所述的无机碱水溶液为氢氧化钠水溶液和氨水水溶液中的一种,所述的偏钒酸盐为偏钒酸铵、偏钒酸钾、偏钒酸钠中的一种。

说明书


一种改性钒酸铋光催化剂及其制备方法
技术领域


本发明属于催化材料领域,涉及一种改性钒酸铋光催化剂及其制备方法。


背景技术


光催化技术因其具有绿色环保、无二次污?#38236;?#20248;点,引起了人们的广泛关注。钒酸
铋因其无毒、稳定、光利用率高而成为当前光催化领域的研究热点之一。但是钒酸铋光催化
剂的光量?#26377;?#29575;低、光生电子和空穴复合概率高,使其光催化效率在很大程度上受?#25605;?#38480;
制。


将钒酸铋与其它半导体材料复合是提高钒酸铋光催化性能的一种可?#26800;?#26041;法。专
利CN201810501299.7公开了一种二氧化钛/钒酸铋/硫化铋复合材料的制备方法,该专利通
过将钒酸铋、二氧化钛和硫化铋结合而制备得到光催化剂,该光催化剂具有较高的催化活
性和光利用?#30465;?#19987;利CN201810541007.2公开了一种g-C
3N
4-Ag晶面BiVO
4Z型结构光催化剂
及其制备方法,该专利将(010)暴?#27602;?#38754;的BiVO
4与g-C
3N
4和Ag复合,制备出Z型结构光催化
剂,提高了BiVO
4光催化剂的氧化还原能力,同时这种催化剂在近红外区也表现出较强的吸
收。尽管如此,目前钒酸铋仍然存在比表面积较小、光生空穴电子对易复合等问题,其活性
和稳定性仍有待进一步地提高。


发明内容


本发明的目的在于提供一种碳纳米管与金属有机骨架共改性钒酸铋光催化剂及
其制备方法,该光催化剂为负载型催化剂,其?#24615;?#20307;为?#28982;?#21270;碳纳米管与金属有机骨架
ZIF-67的复合物,活性负载物为钒酸铋纳米片。该纳米催化材料具有较强的催化活性、较高
的热稳定性和优异的催化反应选择性。


为了达到上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的,一种改性钒酸铋光催化
剂的制备方法:


步骤1):室温下,按?#28982;?#21270;碳纳米管与甲醇质量比0.01:1~0.1:1,配置?#28982;?#21270;碳纳米
管醇溶液;按聚合物改性剂与?#28982;?#21270;碳纳米管的质量比0.2:1~10:1,加入聚合物改性剂,
超声分散0.5~1h;按钴盐与?#28982;?#21270;碳纳米管的质量比0.1:1~10:1,加入钴盐,搅拌0.5~
2h;按2-甲基咪唑与钴盐的质量比0.5:1~5:1,加入2-甲基咪唑,搅拌0.5~2h,转移至反应
釜中,80~120℃下反应12~36h,冷却至室温,离心分离,沉淀用50~200倍钴盐质量的甲醇
洗涤,60~90℃下真空干燥8~16h,得碳纳米管/ZIF-67复合物;


步骤2):室温下,配置质量分数为20%~40%?#21335;?#30813;酸水溶液,按铋盐与稀硝酸水溶液的
质量比0.02:1~0.1:1,加入铋盐;按表面活性剂与铋盐的质量比0.2:1~5:1,加入表面活
性剂,超声0.5~1h,得铋?#31283;?#28082;;另按偏钒酸盐与无机碱水溶液的质量比0.005:1~0.05:
1,将偏钒酸盐加入到质量分数为2%~15%的无机碱水溶液,得偏钒酸盐碱溶液;按铋?#31283;?#28082;
与偏钒酸盐碱溶液的质量比0.8:1~1.5:1,将偏钒酸盐碱溶液逐滴加入到铋?#31283;?#28082;,搅拌
0.5~2h,得钒酸铋前驱体混合液,用质量分数为10%~20%的氢氧化钠水溶液调节钒酸铋前
驱体混合液的pH至5-7,再按碳纳米管/ZIF-67复合物与铋盐的质量比2:1~10:1,加入碳纳
米管/ZIF-67复合物,搅拌2~6h,转移至反应釜中,120~200℃下反应0.5~4h,冷却至室
温,离心分离,沉淀用50~200倍碳纳米管/ZIF-67复合物的去离子水洗涤,60~90℃下真空
干燥8~16h,得碳纳米管与金属有机骨架共改性钒酸铋光催化剂。


上述制备方法中,步骤1)中所述的聚合物改性剂为聚乙烯?#37327;?#28919;酮或羟丙基?#23435;?br>素,所述钴盐为六水?#19979;?#21270;钴或六水合硝酸钴。步骤2)中所述的铋盐为五水合硝酸铋或氯
化铋,所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基硫酸钠,所述的无机碱水溶
液为氢氧化钠水溶液和氨水水溶液中的一种,所述的偏钒酸盐为偏钒酸铵、偏钒酸钾、偏钒
酸钠中的一种。


本发明的特点如下:


(1)钒酸铋与碳纳米管/ZIF-67复合物间存在强协同效应,可以提高光催化过程中光生
电子-空穴的转移效率,从而有利于提升催化剂的催化活性。


(2)将纳米钒酸铋担载于碳纳米管/ZIF-67复合物上?#19978;?#33879;提高钒酸铋纳米片的
分散度,进而提高催化剂的稳定性。


(3)碳纳米管/ZIF-67复合物的多孔结构和高比表面积可以增强催化剂对反应介
质的吸附效果,并为反应介质提供更好的扩散途径,有利于促进催化反应的进行,进而有利
于提高催化剂的催化活性。


具体实施方式


实施例1


25℃下,将0.5g?#28982;?#21270;碳纳米管分散到5g甲醇中,得到?#28982;?#21270;碳纳米管醇溶液,加入
0.1g聚乙烯?#37327;?#28919;酮,超声分散0.5h,加入1g六水?#19979;?#21270;钴,搅拌2h,再加入5g 2-甲基咪
唑,搅拌0.5h,转移至反应釜中,80℃下反应12h,冷却至室温,离心分离,用50g甲醇洗涤沉
淀,在60℃下真空干燥8h,得碳纳米管/ZIF-67复合物。


25℃下,配置100g质量分数为20%?#21335;?#30813;酸水溶液,加入2g五水合硝酸铋和2g十六
烷基三甲基溴化铵,超声0.5h,得到铋盐酸溶液;另取2g偏矾酸铵加入到100g质量分数2%的
氢氧化钠水溶液中,得到偏钒酸盐碱溶液。将50g偏钒酸盐碱溶液逐滴加入到50g铋盐酸溶
液中,搅拌 0.5h,得钒酸铋前驱体混合液,用质量分数为10%的氢氧化钠溶液调节钒酸铋前
驱体混合液的pH为5,再加入4g碳纳米管/ZIF-67复合物,搅拌2h,转移至反应釜中,200℃下
反应0.5h,冷却至室温,离心分离,用200g去离子水洗涤沉淀,60℃下真空干燥16h,得碳纳
米管与金属有机骨架共改性钒酸铋光催化剂。


该催化剂中复合物呈三维立体结构,碳纳米管以?#24230;?#24335;方式排?#24615;?#37329;属有机骨架
中,钒酸铋纳米片均匀附着于复合物上,钒酸铋纳米片的平均尺寸为32.3nm,将该催化剂应
用于可见光下光解水制氧反应中,催化剂的平均产氧速率为456μmol·h
-1·g
-1,催化剂经
连续循环反应5次后,产氧速率仍能维持于432μmol·h
-1·g
-1。


实施例2


25℃下,将0.5g?#28982;?#21270;碳纳米管分散到50g甲醇中,得到?#28982;?#21270;碳纳米管醇溶液,加入
5g羟丙基?#23435;?#32032;,超声分散0.6h,加入5g六水合硝酸钴,搅拌0.8h,再加入2.5g 2-甲基咪
唑,搅拌1.7h,转移至反应釜中,110℃下反应24h,冷却至室温,离心分离,用500g甲醇洗涤
沉淀,在70℃下真空干燥8h,得碳纳米管/ZIF-67复合物。


25℃下,配置100g质量分数为20%?#21335;?#30813;酸水溶液,加入3g氯化铋和15g十二烷基
硫酸钠,超声1h,得到铋盐酸溶液;另取5g偏钒酸钾加入到100g质量分数15%的氨水水溶液
中,得到偏钒酸盐碱溶液。将100g偏钒酸盐碱溶液逐滴加入到80g铋盐酸溶液中,搅拌 2h,
得钒酸铋前驱体混合液,用质量分数为12%的氢氧化钠溶液调节钒酸铋前驱体混合液的pH
为6,再加入10g碳纳米管/ZIF-67复合物,搅拌6h,转移至反应釜中,180℃下反应3h,冷却至
室温,离心分离,用1000g去离子水洗涤沉淀,70℃下真空干燥8h,得碳纳米管与金属有机骨
架共改性钒酸铋光催化剂。


该催化剂中复合物呈三维立体结构,碳纳米管以?#24230;?#24335;方式排?#24615;?#37329;属有机骨架
中,钒酸铋纳米片均匀附着于复合物上,钒酸铋纳米片的平均尺寸为35.6nm,将该催化剂应
用于可见光下光解水制氧反应中,催化剂的平均产氧速率为540μmol·h
-1·g
-1,催化剂经
连续循环反应5次后,产氧速率仍能维持于538μmol·h
-1·g
-1。


实施例3


25℃下,将0.6g?#28982;?#21270;碳纳米管分散到30g甲醇中,得到?#28982;?#21270;碳纳米管醇溶液,加入
0.3g聚乙烯?#37327;?#28919;酮,超声分散1h,加入0.3g六水合硝酸钴,搅拌1.7h,再加入1g 2-甲基咪
唑,搅拌2h,转移至反应釜中,90℃下反应36h,冷却至室温,离心分离,用60g甲醇洗涤沉淀,
在80℃下真空干燥8h,得碳纳米管/ZIF-67复合物。


25℃下,配置150g质量分数为20%?#21335;?#30813;酸水溶液,加入3g五水合硝酸铋和1g十二
烷基硫酸钠,超声0.6h,得到铋盐酸溶液;另取4g偏钒酸钾加入到200g质量分数2%的氨水水
溶液中,得到偏钒酸盐碱溶液。将150g偏钒酸盐碱溶液逐滴加入到150g铋盐酸溶液中,搅拌
1.5 h,得钒酸铋前驱体混合液,用质量分数为14%的氢氧化钠溶液调节钒酸铋前驱体混合
液的pH为7,再加入15g碳纳米管/ZIF-67复合物,搅拌3h,转移至反应釜中,120℃下反应2h,
冷却至室温,离心分离,用1050g去离子水洗涤沉淀,60℃下真空干燥14h,得碳纳米管与金
属有机骨架共改性钒酸铋光催化剂。


该催化剂中复合物呈三维立体结构,碳纳米管以?#24230;?#24335;方式排?#24615;?#37329;属有机骨架
中,钒酸铋纳米片均匀附着于复合物上,钒酸铋纳米片的平均尺寸为30.9nm,将该催化剂应
用于可见光下光解水制氧反应中,催化剂的平均产氧速率为431μmol·h
-1·g
-1,催化剂经
连续循环反应5次后,产氧速率仍能维持于408μmol·h
-1·g
-1。


实施例4


25℃下,将0.7g?#28982;?#21270;碳纳米管分散到14g甲醇中,得到?#28982;?#21270;碳纳米管醇溶液,加入
0.7g羟丙基?#23435;?#32032;,超声分散0.9h,加入0.35g六水?#19979;?#21270;钴,搅拌0.5h,再加入0.7g 2-甲
基咪唑,搅拌1.4h,转移至反应釜中,110℃下反应18h,冷却至室温,离心分离,用35g甲醇洗
涤沉淀,在90℃下真空干燥14h,得碳纳米管/ZIF-67复合物。


25℃下,配置200g质量分数为30%?#21335;?#30813;酸水溶液,加入4g氯化铋和8g十六烷基三
甲基溴化铵,超声0.8h,得到铋盐酸溶液;另取4g偏钒酸钠加入到600g质量分数10%的氢氧
化钠水溶液中,得到偏钒酸盐碱溶液。将120g偏钒酸盐碱溶液逐滴加入到140g铋盐酸溶液
中,搅拌 1.2h,得钒酸铋前驱体混合液,用质量分数为18%的氢氧化钠溶液调节钒酸铋前驱
体混合液的pH为6,再加入8g碳纳米管/ZIF-67复合物,搅拌4h,转移至反应釜中,120℃下反
应2h,冷却至室温,离心分离,用1200g去离子水洗涤沉淀,90℃下真空干燥10h,得碳纳米管
与金属有机骨架共改性钒酸铋光催化剂。


该催化剂中复合物呈三维立体结构,碳纳米管以?#24230;?#24335;方式排?#24615;?#37329;属有机骨架
中,钒酸铋纳米片均匀附着于复合物上,钒酸铋纳米片的平均尺寸为31.6nm,将该催化剂应
用于可见光下光解水制氧反应中,催化剂的平均产氧速率为472μmol·h
-1·g
-1,催化剂经
连续循环反应5次后,产氧速率仍能维持于463μmol·h
-1·g
-1。


实施例5


25℃下,将0.8g?#28982;?#21270;碳纳米管分散到64g甲醇中,得到?#28982;?#21270;碳纳米管醇溶液,加入
4g聚乙烯?#37327;?#28919;酮,超声分散0.7h,加入0.08g六水合硝酸钴,搅拌1.4h,再加入0.4g 2-甲
基咪唑,搅拌0.8h,转移至反应釜中,120℃下反应20h,冷却至室温,离心分离,用16g甲醇洗
涤沉淀,在60℃下真空干燥16h,得碳纳米管/ZIF-67复合物。


25℃下,配置50g质量分数为40%?#21335;?#30813;酸水溶液,加入5g五水合硝酸铋和1g十六
烷基三甲基溴化铵,超声0.7h,得到铋盐酸溶液;另取3g偏钒酸钠加入到600g质量分数15%
的氢氧化钠水溶液中,得到偏钒酸盐碱溶液。将30g偏钒酸盐碱溶液逐滴加入到45g铋盐酸
溶液,搅拌 0.7h,得钒酸铋前驱体混合液,用质量分数为20%的氢氧化钠溶液调节钒酸铋前
驱体混合液的pH为7,再加入50g碳纳米管/ZIF-67复合物,搅拌5h,转移至反应釜中,160℃
下反应4h,冷却至室温,离心分离,用10000g去离子水洗涤沉淀,80℃下真空干燥12h,得碳
纳米管与金属有机骨架共改性钒酸铋光催化剂。


该催化剂中复合物呈三维立体结构,碳纳米管以?#24230;?#24335;方式排?#24615;?#37329;属有机骨架
中,钒酸铋纳米片均匀附着于复合物上,钒酸铋纳米片的平均尺寸为34.4nm,将该催化剂应
用于可见光下光解水制氧反应中,催化剂的平均产氧速率为493μmol·h
-1·g
-1,催化剂经
连续循环反应5次后,产氧速率仍能维持于487μmol·h
-1·g
-1。


关于本文
本文标题:一种改性钒酸铋光催化剂及其制备方法.pdf
链接地址:http://www.pqiex.tw/p-6153055.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net网?#26223;?#26435;所有
经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
 


收起
展开
平码五不中公式规律 pk10大小走势软件下载 pk10一天稳赚5000图片 黑龙江11选5彩金 金博棋牌1.3.6 网易辽宁十一选五开奖 七星彩走势图码王驾到 内蒙古十一选五遗漏号 云南11选5杀号技巧 韩国快乐8官网下载地址 中彩票短信