本發(fā)明屬于復合材料、光催化技術(shù)以及環(huán)境水污染治理領(lǐng)域，具體涉及一種快速高效降解羅丹明B的復合光催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，經(jīng)濟的快速發(fā)展帶來的環(huán)境污染問題越來越不可忽視，目前多采用活性炭吸附法、自然沉淀法等傳統(tǒng)治理方法來處理有機污染物。這些治理技術(shù)雖然發(fā)展較早，工藝成熟，使用也較為廣泛，但是卻存在著降解效率低，降解不徹底或產(chǎn)生二次污染物等多種問題。因此，在工業(yè)廢料處理方面需要研究和發(fā)展效率更高、操作更簡單的方法。光催化氧化技術(shù)是解決污染問題的綠色高效手段，但是大部分光催化劑具有光催化效率低、穩(wěn)定性差、降解時間過長等缺陷，因此尋找一種高效的光催化劑應(yīng)用于環(huán)境污染物處理方面具有很大的現(xiàn)實意義。

從目前研究來看，光催化降解有機污染物存在降解時間長、降解效率不高等問題，為解決這些問題，許多方法如摻雜、負載等被采用來提升光催化效率，但其效果還不是很理想。例如，通過Ag@AgCl負載BiVO₄得到的Ag@AgCl/BiVO₄復合材料在30min內(nèi)可完全降解初始濃度為10mg/L的羅丹明B溶液，但其所需催化劑量較多(2g/L)；Ag@AgBr/K₄Nb₆O₁₇復合材料可以完全降解10mg/L的羅丹明B溶液，但所需要的時間為120min。

層狀結(jié)構(gòu)的三氧化鉬由于其獨特的結(jié)構(gòu)而受到研究人員的廣泛關(guān)注，其在儲能環(huán)保方面的應(yīng)用已經(jīng)成為研究的熱點，但其禁帶寬度較大，不能很好地利用太陽光。而鹵化銀由于帶隙較窄被廣泛應(yīng)用于提升半導體光催化性能，將兩者有效復合從而提升光催化效率是一個值得探索和研究的課題，因此尋求一種能夠有效提升光催化效率的溴化銀負載的三氧化鉬的沉積沉降方法非常重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對目前光催化材料對有機污染物染料降解時間長、降解效率不高等問題，提出一種能夠快速高效降解羅丹明B染料的復合催化劑合成方法，該方法制備的光催化材料可以實現(xiàn)有機物的快速、高效降解。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種快速高效降解羅丹明B的復合光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將一定量的鉬粉加入去離子水中攪拌后，逐滴緩慢加入雙氧水，繼續(xù)攪拌一定時間后得到溶液A；

(2)將步驟(1)中的溶液A轉(zhuǎn)移至不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中，液體體積占內(nèi)膽容積的4/5；將反應(yīng)釜置于烘箱中一定溫度下保溫一定時間，隨爐冷卻；將所得的沉淀物過濾分離，分別用去離子水和無水乙醇各清洗兩次后70℃干燥，得到灰白色的三氧化鉬納米帶；

(3)稱取一定量的步驟(2)所得到的三氧化鉬納米帶置于燒杯中，加入溶劑攪拌一定時間后，滴入一定量的NaBr溶液，然后超聲處理得到溶液B；

(4)在攪拌條件下向(3)中溶液B中滴入AgNO₃溶液，在黑暗條件下繼續(xù)攪拌后過濾，并用去離子水和無水乙醇清洗兩次，在70℃干燥得到AgBr/MoO₃復合催化劑。

步驟(1)中雙氧水和鉬粉的摩爾比為(10～20):1；攪拌時間為15～20min。

步驟(2)中，保溫溫度為160～180℃；保溫時間為10～12h。

步驟(3)中的溴化鈉與三氧化鉬的摩爾比為1:3；溴化鈉溶液濃度為0.1mol/L；超聲處理時間為15～20min；溶劑是無水乙醇。

步驟(4)中的AgNO₃溶液的濃度為0.1mol/L；硝酸銀與步驟(3)中溴化鈉的摩爾比為1:1；攪拌時間為10～14h。

本發(fā)明公開了采用上述方法制備的AgBr/MoO₃復合光催化劑，AgBr/MoO₃復合材料由帶狀的三氧化鉬納米帶為基底和其表面附著的溴化銀納米顆粒組成。

所述AgBr/MoO₃復合材料形貌為三氧化鉬長1～3μm，寬<150nm的帶狀材料；在三氧化鉬表面的溴化銀顆粒尺寸小于15nm。

有益效果：

1.本發(fā)明以三氧化鉬納米帶為基底，以無水乙醇為溶劑通過沉積-沉降法合成了AgBr/MoO₃復合材料；反應(yīng)條件溫和、步驟簡單、綠色環(huán)保、原料易得、易于工業(yè)化生產(chǎn)。

2.制備的AgBr/MoO₃復合材料由尺寸小于15nm的溴化銀顆粒和帶狀三氧化鉬組成；與傳統(tǒng)的復合催化材料相比，以三氧化鉬納米帶為基底增強了吸附性，且微小的溴化銀納米顆粒的可見光響應(yīng)能力強，因而在光催化等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為實施例1制備的AgBr/MoO₃復合材料的掃描電子顯微鏡(a)(b)和透射電子顯微鏡圖(c)(d)。

圖2為實施例1制備的AgBr/MoO₃復合材料的XRD圖。

圖3為實施例1制備的AgBr/MoO₃復合材料對有機染料羅丹明B的降解曲線圖譜。

圖4為實施例1制備的AgBr/MoO₃復合材料吸附、降解羅丹明B后的XRD圖譜。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1

稱取0.72g鉬粉于燒杯中加入35mL去離子水，磁力攪拌10min后滴加10mL的30％wt的H₂O₂繼續(xù)攪拌15min后得到淺黃色溶液A。將溶液A轉(zhuǎn)移至不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中，180℃保溫12h。將水熱反應(yīng)后所得產(chǎn)物過濾分離，用去離子水、無水乙醇分別清洗兩次，并置于烘箱中70℃干燥后即可制得三氧化鉬納米帶。稱取所制備的三氧化鉬0.5g置于燒杯中加入無水乙醇80mL，磁力攪拌10min后逐滴加入0.1M的溴化鈉溶液12mL，超聲15min后得到溶液B；在磁力攪拌條件下向溶液B中逐滴緩慢滴入12mL濃度為0.1M的硝酸銀溶液，繼續(xù)在黑暗狀態(tài)下磁力攪拌12h。將攪拌后的溶液過濾分離，用無水乙醇和去離子水洗滌兩次，70℃干燥后得到AgBr/MoO₃復合材料。

圖1是實施例1方法所得到產(chǎn)物的掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡照片。由圖可以看出水熱法得到的三氧化鉬為長1～3μm，寬<150nm的帶狀材料；在三氧化鉬表面的溴化銀顆粒尺寸小于15nm。

圖2是實施例1方法所得到產(chǎn)物的XRD圖，由圖2可以看出所制備的產(chǎn)物純凈，沒有其它雜質(zhì)相存在。

本發(fā)明所制備的AgBr/MoO₃復合材料用于光催化降解有機染料實驗的步驟如下：將40mg的AgBr/MoO₃復合催化劑分散在200mL濃度為10mg/L的羅丹明B溶液中，暗態(tài)吸附1h后達到吸附平衡。光催化反應(yīng)開始后1min取5mL反應(yīng)溶液置于離心管中，離心分離后得到上層清液，用紫外-可見分光光度計測量其吸光度，并通過標準曲線換算成相應(yīng)的濃度。

圖3為實施例1方法所制備的AgBr/MoO₃復合催化劑在可見光照射下降解羅丹明B溶液的降解曲線(圖3中從上至下依次為0、0.5、1、2、3、4、5min的降解曲線)。由圖可以看出在催化劑的作用下羅丹明B溶液的濃度迅速下降，5min的降解率超過了95％，并伴隨著有最大吸收峰值藍移現(xiàn)象，插圖是吸收峰藍移過程中的脫乙基反應(yīng)示意圖。

圖4為實施例1制備的AgBr/MoO₃復合材料吸附、降解羅丹明B后的XRD圖譜，由圖可以看出AgBr/MoO₃復合材料在吸附和光照反應(yīng)前后催化劑本身并沒有發(fā)生變化，這表明該復合催化劑的穩(wěn)定性較好有利于回收循環(huán)使用。

實施例2

稱取0.72g鉬粉置于燒杯中加入35mL去離子水，磁力攪拌10min后滴加10mL的30％wt的H₂O₂繼續(xù)攪拌15min，得到淺黃色溶液A。將溶液A轉(zhuǎn)移至不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中，180℃保溫10h。將水熱反應(yīng)后產(chǎn)物過濾分離，用去離子水、無水乙醇分別清洗兩次，并置于烘箱中70℃干燥后即可制得三氧化鉬納米帶。稱取所制備的三氧化鉬0.5g置于燒杯中加入無水乙醇80mL，磁力攪拌10min后逐滴加入0.1M的溴化鈉溶液12mL，超聲15min后得到溶液B；在磁力攪拌的條件下向溶液B中逐滴緩慢滴入12mL的濃度為0.1M的硝酸銀溶液，繼續(xù)在黑暗狀態(tài)下磁力攪拌12h。將攪拌后的溶液過濾分離，用無水乙醇和去離子水洗滌兩次，70℃干燥后得到AgBr/MoO₃復合材料。

實施例3

稱取0.72g鉬粉置于燒杯中加入35mL去離子水，磁力攪拌10min后滴加10mL的30％wt的H₂O₂繼續(xù)攪拌15min，得到淺黃色溶液A。將溶液A轉(zhuǎn)移至不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中，160℃保溫12h。將水熱反應(yīng)后產(chǎn)物過濾分離，用去離子水、無水乙醇分別清洗兩次，并置于烘箱中70℃干燥后即可制得三氧化鉬納米帶。稱取所制備的三氧化鉬0.5g于燒杯中加入無水乙醇80mL，磁力攪拌10min后逐滴加入0.1M的溴化鈉溶液12mL，超聲15min后得到溶液B；在磁力攪拌的條件下向溶液B中逐滴緩慢滴入12mL濃度為0.1M的硝酸銀溶液，繼續(xù)在黑暗狀態(tài)下磁力攪拌12h。將攪拌后的溶液過濾分離，用無水乙醇和去離子水洗滌兩次，70℃干燥后得到AgBr/MoO₃復合材料。

實施例4

稱取0.72g鉬粉置于燒杯中加入35mL去離子水，磁力攪拌10min后滴加10mL的30％wt的H₂O₂繼續(xù)攪拌15min，得到淺黃色溶液A。將溶液A轉(zhuǎn)移至不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中，180℃保溫11h。將水熱反應(yīng)后產(chǎn)物過濾分離，用去離子水、無水乙醇分別清洗兩次，并置于烘箱中70℃干燥后即可制得三氧化鉬納米帶。稱取所制備的三氧化鉬0.5g于燒杯中加入無水乙醇80mL，磁力攪拌10min后逐滴加入0.1M的溴化鈉溶液12mL，超聲15min后得到溶液B；在磁力攪拌的條件下向溶液B中逐滴緩慢滴入12mL的濃度為0.1M的硝酸銀溶液，繼續(xù)在黑暗狀態(tài)下磁力攪拌12h。將攪拌后的溶液過濾分離，用無水乙醇和去離子水洗滌兩次，70℃干燥后得到AgBr/MoO₃復合材料。

實施例5

稱取0.72g鉬粉置于燒杯中加入35mL去離子水，磁力攪拌10min后滴加8mL的30％wt的H₂O₂繼續(xù)攪拌15min，得到淺黃色溶液A。將溶液A轉(zhuǎn)移至不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中，180℃保溫12h。將水熱反應(yīng)后產(chǎn)物過濾分離，用去離子水、無水乙醇分別清洗兩次，并置于烘箱中70℃干燥后即可制得三氧化鉬納米帶。稱取所制備的三氧化鉬0.5g置于燒杯中加入無水乙醇80mL，磁力攪拌10min后逐滴加入0.1M的溴化鈉溶液12mL，超聲15min后得到溶液B；在磁力攪拌的條件下向溶液B中逐滴緩慢滴入12mL的濃度為0.1M的硝酸銀溶液，繼續(xù)在黑暗狀態(tài)下磁力攪拌12h。將攪拌后的溶液過濾分離，用無水乙醇和去離子水洗滌兩次，70℃干燥后得到AgBr/MoO₃復合材料。

實施例6

稱取0.72g鉬粉置于燒杯中加入35mL去離子水，磁力攪拌10min后滴加6mL的30％wt的H₂O₂繼續(xù)攪拌15min，得到淺黃色溶液A。將溶液A轉(zhuǎn)移至不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中，180℃保溫12h。將水熱反應(yīng)后產(chǎn)物過濾分離，用去離子水、無水乙醇分別清洗兩次，并置于烘箱中70℃干燥后即可制得三氧化鉬納米帶。稱取所制備的三氧化鉬0.5g置于燒杯中加入無水乙醇80mL，磁力攪拌10min后逐滴加入0.1M的溴化鈉溶液12mL，超聲15min后得到溶液B；在磁力攪拌的條件下向溶液B中逐滴緩慢滴入12mL的濃度為0.1M的硝酸銀溶液，繼續(xù)在黑暗狀態(tài)下磁力攪拌12h。將攪拌后的溶液過濾分離，用無水乙醇和去離子水洗滌兩次，70℃干燥后得到AgBr/MoO₃復合材料。

實施例7

稱取0.72g鉬粉置于燒杯中加入35mL去離子水，磁力攪拌10min后滴加10mL的30％wt的H₂O₂繼續(xù)攪拌15min，得到淺黃色溶液A。將溶液A轉(zhuǎn)移至不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中，180℃保溫12h。將水熱反應(yīng)后產(chǎn)物過濾分離，用去離子水、無水乙醇分別清洗兩次，并置于烘箱中70℃干燥后即可制得三氧化鉬納米帶。稱取所制備的三氧化鉬0.5g置于燒杯中加入無水乙醇80mL，磁力攪拌10min后逐滴加入0.1M的溴化鈉溶液12mL，超聲15min后得到溶液B；在磁力攪拌的條件下向溶液B中逐滴緩慢滴入12mL的濃度為0.1M的硝酸銀溶液，繼續(xù)在黑暗狀態(tài)下磁力攪拌10h。將攪拌后的溶液過濾分離，用無水乙醇和去離子水洗滌兩次，70℃干燥后得到AgBr/MoO₃復合材料。

實施例8

稱取0.72g鉬粉置于燒杯中加入35mL去離子水，磁力攪拌10min后滴加10mL的30％wt的H₂O₂繼續(xù)攪拌15min，得到淺黃色溶液A。將溶液A轉(zhuǎn)移至不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中，180℃保溫12h。將水熱反應(yīng)后產(chǎn)物過濾分離，用去離子水、無水乙醇分別清洗兩次，并置于烘箱中70℃干燥后即可制得三氧化鉬納米帶。稱取所制備的三氧化鉬0.5g置于燒杯中加入無水乙醇80mL，磁力攪拌10min后逐滴加入0.1M的溴化鈉溶液12mL，超聲15min后得到溶液B；在磁力攪拌的條件下向溶液B中逐滴緩慢滴入12mL的濃度為0.1M的硝酸銀溶液，繼續(xù)在黑暗狀態(tài)下磁力攪拌14h。將攪拌后的溶液過濾分離，用無水乙醇和去離子水洗滌兩次，70℃干燥后得到AgBr/MoO₃復合材料。

實施例9

稱取0.72g鉬粉置于燒杯中加入35mL去離子水，磁力攪拌10min后滴加10mL的30％wt的H₂O₂繼續(xù)攪拌15min，得到淺黃色溶液A。將溶液A轉(zhuǎn)移至不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中，180℃保溫12h。將水熱反應(yīng)后產(chǎn)物過濾分離，用去離子水、無水乙醇分別清洗兩次，并置于烘箱中70℃干燥后即可制得三氧化鉬納米帶。稱取所制備的三氧化鉬0.5g置于燒杯中加入無水乙醇80mL，磁力攪拌10min后逐滴加入0.1M的溴化鈉溶液12mL，超聲18min后得到溶液B；在磁力攪拌的條件下向溶液B中逐滴緩慢滴入12mL的濃度為0.1M的硝酸銀溶液，繼續(xù)在黑暗狀態(tài)下磁力攪拌12h。將攪拌后的溶液過濾分離，用無水乙醇和去離子水洗滌兩次，70℃干燥后得到AgBr/MoO₃復合材料。

實施例10

稱取0.72g鉬粉置于燒杯中加入35mL去離子水，磁力攪拌10min后滴加10mL的30％wt的H₂O₂繼續(xù)攪拌15min，得到淺黃色溶液A。將溶液A轉(zhuǎn)移至不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)膽中，180℃保溫12h。將水熱反應(yīng)后產(chǎn)物過濾分離，用去離子水、無水乙醇分別清洗兩次，并置于烘箱中70℃干燥后即可制得三氧化鉬納米帶。稱取所制備的三氧化鉬0.5g置于燒杯中加入無水乙醇80mL，磁力攪拌10min后逐滴加入0.1M的溴化鈉溶液12mL，超聲20min后得到溶液B；在磁力攪拌的條件下向溶液B中逐滴緩慢滴入12mL的濃度為0.1M的硝酸銀溶液，繼續(xù)在黑暗狀態(tài)下磁力攪拌12h。將攪拌后的溶液過濾分離，用無水乙醇和去離子水洗滌兩次，70℃干燥后得到AgBr/MoO₃復合材料。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍之內(nèi)。