氮化硼-钨酸铋复合光催化剂制取流程

光催化是一项利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量,来产生催化作用的技术,通过这种手段来分解对人体和环境有害的有机物质,同时不会造成资源的浪费与附加污染的形成。大量研究表明,几乎所有的有机污染物都能被有效地光催化降解。

在纺织印染加工过程中,大量使用了污染环境和对人体有害的助剂,这些助剂大多以液体的形态排放,不可避免地进入水环境,此类废水色度深、有机污染物含量高、生物降解性差,严重危害水体环境和人类的健康。

氮化硼-钨酸铋复合光催化剂图片

在光催化领域应用最广泛的是紫外光激发的 TiO2基光催化剂,但是由于其带隙较宽(3.2eV),对太阳光的利用率较低,大大限制了这类催化剂的实际应用。近年来,作为可见光催化剂典型代表的钨酸铋,具有较窄的禁带宽度(约2.7eV),能在可见光下具有较高的催化活性,因而成为了新型光催化剂的研究热点,但是钨酸铋的弱势在于其比表面积较低,活性不够,因此诸多学者都致力于提高钨酸铋材料的比表面对积,材料复合修饰是最较用的方案,例如将氮化硼与钨酸铋复合制备,其过程需经过:

(1)将碳十硼烷溶于四氢呋喃中,得到浓度为0.05mol/L的碳十硼烷的四氢呋喃溶液;

(2)将五水硝酸铋和二水钨酸钠溶于乙二醇中,得到钨酸铋前驱体溶液;磁力搅拌 下将酸铋前驱体溶液加入步骤(1)所得的碳十硼烷的四氢呋喃溶液中,混合均匀后再加入 4,4′-联吡啶,磁力搅拌30min~60min,得到混合溶液,将所得混合溶液转入水热反应釜中, 进行配位聚合反应,温度为150℃~180℃,时间为90h~96h,反应完毕后离心,将沉淀物洗 涤、干燥,得到配位聚合物;

(3)将步骤(2)所得的配位聚合物放入马弗炉内,以15℃/min的升温速率升温至 600℃进行高温热处理,时间为2.5h,热处理完毕后炉冷,取出后研磨成粉,得到降解有机染料的氮化硼-钨酸铋复合光催化剂。

称取50mg氮化硼-钨酸铋复合光催化剂,添加至100ml浓度为20mg/L 的罗丹明B的废水中,可见光光源500W的氙灯下进行光催化反应并开始计时,光源与液面距离为20cm。待光照反应100min后,关闭氙灯。将反应后的溶液离心分离,用紫外可见分光光度仪测上清液中污染物残余浓度C并计算降解效率,经过五次循环后,氮化硼-钨酸铋复合光催化剂依然展现出高效的光催化性能,五次循环的降解效率依次为 77%,76.5%,76.1%,75.7%和75.4%。由此可见氮化硼-钨酸铋复合光催化剂是一种稳定且高效的新型复合光催化剂,具有潜在的工业化应用前景。

 

 

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