一種Fe₃O₄?C@Bi₂O₃?BiOI光催化劑及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Fe3O4?C@Bi2O3?BiOI光催化劑及其制備方法和應(yīng)用，包括如下步驟：(1)將FeCl3·6H2O溶解到乙二醇中，然后加入醋酸鈉和聚乙二醇，劇烈攪拌，得均勻紅褐色濁液A；將Bi(NO3)3·5H2O溶解乙二醇與乙醇的混合溶劑中并攪拌，形成溶液B；(2)攪拌同時(shí)將紅褐色濁液A滴入溶液B中，之后超聲，將混合溶液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，水熱反應(yīng)；(3)水熱反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫后，攪拌同時(shí)加入KI溶液，調(diào)節(jié)pH，繼續(xù)攪拌；磁性分離、洗滌、即得。本發(fā)明的光催化劑制備方法簡(jiǎn)單，成本低，可見光響應(yīng)好，利用率高，對(duì)Cr(VI)有很高的還原能力，反應(yīng)速率快。
【專利說(shuō)明】
_種「6304-0@8 i 2O3-B i OI光催化劑及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是可見光響應(yīng)光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光催化劑技術(shù)以其常溫深度反應(yīng)和可直接利用太陽(yáng)能作為光源來(lái)驅(qū)動(dòng)反應(yīng)等特性，使其在環(huán)境凈化等方面具有廣闊發(fā)展前景。以T12為代表的光催化劑在紫外光照射下會(huì)產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)，可以實(shí)現(xiàn)還原反應(yīng)去除/回收環(huán)境中的重金屬離子。但其主要利用占太陽(yáng)光總能量較少的紫外光區(qū)。另外，由于光催化劑可循環(huán)使用，市場(chǎng)應(yīng)用廣泛，粉體光催化劑的回收和穩(wěn)定性就顯得十分重要。因而，在保持光催化劑活性的前提下，制備一種高可見光響應(yīng)的可回收光催化劑有很高的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]鉍系光催化材料因其較窄的禁帶寬度，能夠利用可見光而引起人們極大關(guān)注。氧化鉍帶隙能為2.6?2.8eV，吸收波長(zhǎng)較長(zhǎng)，對(duì)可見光有一定的利用率；鹵氧化鉍，是一種新型的，具有優(yōu)異光催化活性的鉍系光催化材料，其中，碘氧化鉍由于帶隙最小，對(duì)可見光吸收高，是一種前景廣闊的可見光光催化劑材料。通過(guò)半導(dǎo)體復(fù)合方法，將氧化鉍與鹵氧化鉍結(jié)合，可以形成異質(zhì)結(jié)，進(jìn)一步提高催化劑可見光響應(yīng)，從而提高重金屬?gòu)U水處理效果。四氧化三鐵，作為一種多功能磁性材料，在腫瘤的治療、微波吸收材料、催化劑載體醫(yī)藥等領(lǐng)域均已有廣泛的應(yīng)用，有很好的發(fā)展前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑及其制備方法，光催化劑的制備方法簡(jiǎn)單，易操作，成本低，將其應(yīng)用于對(duì)于含鉻廢水的處理，效果好，可重復(fù)利用。
[0005]一種Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑的制備方法，包括如下步驟:
[0006](I)將FeCl3.6H20溶解到乙二醇中，然后加入醋酸鈉和聚乙二醇，劇烈攪拌，得均勻紅褐色濁液A;將扮(NO3)3.5H20溶解乙二醇與乙醇的混合溶劑中并攪拌，形成溶液B;
[0007](2)攪拌(磁力攪拌)同時(shí)將紅褐色濁液A滴入溶液B中，之后超聲，將混合溶液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，水熱反應(yīng)；
[0008](3)水熱反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫后，攪拌同時(shí)(轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌)加入KI溶液，調(diào)節(jié)pH(用HNO3)，繼續(xù)攪拌;磁性分離、洗滌(用水和乙醇洗滌多次)、得到Fe3O4-COBi2O3-B1I。
[0009]步驟(2)中的攪拌采用磁力攪拌，步驟(3)中攪拌采用轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌。
[0010]本發(fā)明對(duì)氧化鉍進(jìn)行半導(dǎo)體復(fù)合改性，通過(guò)水熱法，將磁性四氧化三鐵引入，能夠?qū)崿F(xiàn)制備高可見光響應(yīng)的磁性光催化劑，并將其應(yīng)用于含重金屬?gòu)U水處理領(lǐng)域，有很高的應(yīng)用價(jià)值。
[0011]本發(fā)明采用一步水熱合成法，實(shí)現(xiàn)了Fe3O4和Bi2O3的制備，以及Fe3O4-COBi2O3的生成，并進(jìn)一步通過(guò)酸性刻蝕，得到Fe3O4-COBi2O3-B1I磁性可見光催化劑。本發(fā)明的光催化劑，是以Bi2O3為基礎(chǔ)，制備B1I，二者形成異質(zhì)結(jié)使得催化劑帶隙減小，可見光響應(yīng)明顯提高。Bi2O3的帶隙能為2.75eV，價(jià)帶偏正;激發(fā)后B1I的導(dǎo)帶比Bi2O3導(dǎo)帶更低，其上電子可以很容易轉(zhuǎn)移至Bi2O3導(dǎo)帶，從而更多的用于鉻還原。同時(shí)，B1I的價(jià)帶偏高，Bi2O3價(jià)帶上空穴轉(zhuǎn)移至B1I上，更有利于電子-空穴的分離，提高光生電子數(shù)量，電子用于將Cr(VI)還原至Cr(III)，空穴氧化水，水充當(dāng)犧牲劑作用。Cr(VI)被還原成Cr(III)，毒性降低，形成的Cr
(III)可以很容易通過(guò)沉淀去除，從而達(dá)到處理含鉻廢水的目的。
[0012]本發(fā)明制備得到的催化劑中各成分之間相互協(xié)同，以Fe3O4為內(nèi)核，制備高比表面積的Fe3O4OBi2O3-B1I，增大催化劑與污染物的接觸，同時(shí)摻雜進(jìn)生成的C，提高光生電子的轉(zhuǎn)移速率，使得更多的電子和空穴分離，從而有更多的光生電子用于Cr(VI)還原。另一方面，F(xiàn)e3O4具有磁性，可很好地實(shí)現(xiàn)催化劑的分離、回收。同時(shí)，黑色的Fe3O4和C與Bi2O3-B1I協(xié)同，可進(jìn)一步提高可見光響應(yīng)，從而使得催化劑有較高的可見光活性。Fe3O4-COBi2O3-B1I相比于Fe3O4OBi2O3，可見光吸收增加最多，同時(shí)沒(méi)有明顯出現(xiàn)紫外區(qū)吸收降低。因而，改性制備的Fe3O4-COBi2O3-B1I能夠較好的利用自然光，從而為其廣泛應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。
[0013]本發(fā)明中原料配比，優(yōu)選地，紅褐色濁液A與溶液B混合時(shí)Bi (NO3) 3.5H20與FeCl3.6H20摩爾比為I?3:1、聚乙二醇與Bi(NO3)3.5H20摩爾比為1:1?4;進(jìn)一步優(yōu)選，Bi(NO3)3.5H20與FeCl3.6H20摩爾比為2?3:1、聚乙二醇與Bi(NO3)3.5H20摩爾比為1:1?3;該優(yōu)選條件下制備得到的光催化劑處理含六價(jià)鉻廢水時(shí)去除率達(dá)到90%以上;最優(yōu)選，Bi(NO3)3.5H20與FeCl3.6H20摩爾比為3:1、聚乙二醇與Bi(NO3)3.5H20摩爾比為 1:2。
[0014]進(jìn)一步地，步驟(I)中制備紅褐色濁液A時(shí)，F(xiàn)eCl3.6H20與醋酸鈉摩爾比為1:4?6。進(jìn)一步優(yōu)選為1:5。醋酸鈉提供弱堿性環(huán)境，保護(hù)反應(yīng)過(guò)程中，防止FeCl3.6H20變成Fe303。其量過(guò)少，容易產(chǎn)生少量Fe3O3，過(guò)多會(huì)造成試劑的浪費(fèi)。
[0015]優(yōu)選地，所述乙二醇與乙醇的混合溶劑體積中乙二醇與乙醇的體積比為:V^ff:Vzif=1:2ο
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選地，制備溶液B時(shí)，Bi(NO3)3.5Η20以濃度為0.04?0.0811101/1計(jì)溶于乙二醇與乙醇的混合溶劑中。
[0017]優(yōu)選地，步驟(3)中KI溶液的加入量以Bi(NO3)3.5Η20與KI摩爾比為I?3:1計(jì)；進(jìn)一步優(yōu)選為2?3:1該優(yōu)選條件下制備得到的光催化劑處理含六價(jià)鉻廢水時(shí)去除率達(dá)到90%以上;最優(yōu)選為2:1。
[0018]加入的KI量會(huì)直接影響到生成的B1I量，而KI體積，即通過(guò)KI濃度反應(yīng)，會(huì)影響到反應(yīng)物的濃度，進(jìn)而對(duì)各成分之間比例會(huì)有影響;聚乙二醇的加入量會(huì)影響到催化劑中C的含量，也會(huì)對(duì)催化劑制備時(shí)的分散性產(chǎn)生一定的影響;氯化鐵的投加量，即硝酸鉍與氯化鐵的摩爾比，會(huì)影響到催化劑體系中Bi2O3和Fe3O4的相對(duì)含量，F(xiàn)e3O4的增多會(huì)增加催化劑磁性，但磁性增大會(huì)使得反應(yīng)時(shí)催化劑聚集，另外，也會(huì)減少Bi2O3比例，進(jìn)而會(huì)對(duì)催化劑活性產(chǎn)生影響。
[0019]本發(fā)明制備方法中，原料的優(yōu)選組合為:
[0020]紅褐色濁液A與溶液B混合時(shí)Bi (NO3)3.5Η20與FeCl3.6Η20摩爾比為2?3:1、聚乙二醇與Bi(NO3)3.5Η20摩爾比為1:1?3;制備紅褐色濁液A時(shí)，F(xiàn)eCl3.6Η20與醋酸鈉摩爾比為1:4?6;步驟⑶中KI溶液的加入量以Bi(NO3)3.5Η20與KI摩爾比為2?3:1計(jì)。
[0021]最優(yōu)選地，紅褐色濁液A與溶液B混合時(shí)Bi(NO3)3.5Η20與FeCl3.6Η20摩爾比為3:
1、聚乙二醇與Bi(NO3)3.5Η20摩爾比為1:2;制備紅褐色濁液A時(shí)，F(xiàn)eCl3.6Η20與醋酸鈉摩爾比為1:5;步驟(3)中KI溶液的加入量以Bi(NO3)3.5出0與1(1摩爾比為2:1計(jì)。
[0022]水熱反應(yīng)時(shí)間和溫度會(huì)影響到催化劑生成的物質(zhì)成分，以及催化劑形貌。優(yōu)選地，水熱反應(yīng)溫度180?2200C，時(shí)間8?12小時(shí)，更優(yōu)選，溫度為200°C，時(shí)間10小時(shí)。
[0023]優(yōu)選地，加入KI濃度為0.1?0.3mol/L，進(jìn)一步優(yōu)選為0.2mol/L。
[0024]調(diào)節(jié)的pH數(shù)值會(huì)影響到B1I的生成，酸性條件下，KI刻蝕Bi2O3速率加快，有利于B1I生成，也有利于反應(yīng)物的利用。
[0025]所述步驟(3)調(diào)節(jié)pH為3?5或不調(diào)，作為優(yōu)選調(diào)節(jié)pH為3?5，更為優(yōu)選，調(diào)節(jié)pH為
3。采用HN03進(jìn)行pH調(diào)節(jié)。
[0026]優(yōu)選地，用水和乙醇洗滌3次。
[0027]優(yōu)選地，60 °C真空干燥3小時(shí)。
[0028]本發(fā)明的一種磁性可見光催化劑的制備方法的制備方法，最優(yōu)選技術(shù)方案如下:
[0029](I)將FeCl3.6H20溶解到乙二醇中，形成澄清溶液，然后加入醋酸鈉和聚乙二醇，劇烈攪拌30min，得均勻紅褐色濁液Aj^Bi(NO3)3.5H20溶解于L乙二醇與乙醇的混合溶劑中(Vzi=If: Vzgf= 1:2)并攪拌40min，形成溶液B ；
[0030](2)在磁力攪拌條件下，將紅褐色濁液A滴入溶液B中，取出磁力攪拌子，之后超聲40min，將混合溶液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，200 °C水熱反應(yīng)1小時(shí)；
[0031 ] (3)冷卻至室溫后，轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌，加入KI溶液，用HNO3調(diào)節(jié)pH為3，繼續(xù)攪拌。磁性分離，用水和乙醇洗滌3次，然后60°C真空干燥3小時(shí)，得到Fe3O4-COBi2O3-B1I;
[0032]其中:紅褐色濁液A與溶液B混合時(shí)Bi(NO3)3.5H20與FeCl3.6H20摩爾比為3:1、聚乙二醇與Bi(NO3)3.5H20摩爾比為1:2;制備紅褐色濁液A時(shí)，F(xiàn)eCl3.6H20與醋酸鈉摩爾比為1:5;步驟⑶中KI溶液的加入量以Bi(NO3)3.5出0與1(1摩爾比為2:1計(jì)。
[0033]本發(fā)明還提供一種如權(quán)利要求1?8任一權(quán)利要求所述制備方法制備得到的Fe3O4-COBi2O3-B1I 光催化劑。
[0034]本發(fā)明還提供一種如所述Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑在處理含鉻廢水中的應(yīng)用。
[0035]本發(fā)明的目的是提供一種Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑及其制備方法，Bi2O3和B1I形成異質(zhì)結(jié)，輔以C，提高對(duì)光的吸收及促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移，并引入Fe3O4,使得催化劑帶有磁性，以實(shí)現(xiàn)催化劑的回收和循環(huán)使用。Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑對(duì)含Cr(VI)廢水的處理，在上述各優(yōu)選條件的組合下處理效果更好。
[0036]本發(fā)明的有益效果有:
[0037](I)光催化劑制備方法簡(jiǎn)單，成本低；
[0038](2)可見光響應(yīng)好，利用率高；
[0039](3)對(duì)Cr(VI)有很高的還原能力，反應(yīng)速率快。
【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1為本發(fā)明實(shí)施例2中光催化劑的UV-vis-DRS對(duì)比圖。
[0041]圖2為本發(fā)明實(shí)施例3中四種光催化劑還原Cr(VI)效果對(duì)比圖。
[0042]圖3為本發(fā)明實(shí)施例4中不同聚乙二醇與硝酸鉍摩爾比條件下，制備的光催化劑還原Cr (VI)效果對(duì)比圖。
[0043]圖4為本發(fā)明實(shí)施例5中不同硝酸鉍與氯化鐵摩爾比條件下，制備的光催化劑還原Cr (VI)效果對(duì)比圖。
[0044]圖5為本發(fā)明實(shí)施例6中不同硝酸鉍與KI摩爾比條件下，制備的光催化劑還原Cr(VI)效果對(duì)比圖。
[0045]圖6為本發(fā)明實(shí)施例7中調(diào)pH與未調(diào)pH條件下，制備的光催化劑的UV-vis-DRS對(duì)比圖。
[0046]圖7為本發(fā)明實(shí)施例7中調(diào)pH與未調(diào)pH條件下，制備的光催化劑還原Cr(VI)效果對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]現(xiàn)結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0048]以下所用原料均為市售商品。
[0049]實(shí)施例1
[0050]一、Fe3O4OBi2O3 制備方法:
[0051 ] (I)將0.18克FeCl3.6H20溶解到1mL乙二醇中，形成澄清溶液，然后加入0.47g醋酸鈉和2.6mL聚乙二醇200溶液，劇烈攪拌30min，得均勻紅褐色濁液A;將0.97g的Bi(NO3)3.5H20溶解在51mL的乙二醇與乙醇的混合溶劑中(Vmr Vzif= 1:2)并攪拌40min，形成溶液B;
[0052](2)在磁力攪拌條件下，將紅褐色濁液A滴入溶液B中，取出磁力攪拌子，之后超聲30min，將混合溶液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，200 °C水熱反應(yīng)1小時(shí)；
[0053 ] (3)冷卻至室溫后，磁性分離，用水和乙醇洗滌3次，然后60 °C真空干燥3小時(shí)，得到
Fe304@Bi203o
[0054]二、Fe3OfCOBi2O3 制備方法:
[0055](I)向I OmL乙二醇中，加入0.4 7 g醋酸鈉和2.6mL聚乙二醇2 O O溶液，劇烈攪拌30min，得均勻紅褐色濁液A；將0.97g的Bi(NO3)3.5H20溶解在51mL的乙二醇與乙醇的混合溶劑中(Vzi=If: Vzgf= 1:2)并攪拌40min，形成溶液B ；
[0056](2)在磁力攪拌條件下，將紅褐色濁液A滴入溶液B中，取出磁力攪拌子，之后超聲30min，將混合溶液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，200 °C水熱反應(yīng)1小時(shí)；
[0057](3)冷卻至室溫后，磁性分離，用水和乙醇洗滌3次，然后60 °C真空干燥3小時(shí)，得到Fe304_C@Bi2〇3 ο
[0058]三、Fe3O4OBi2O3-B1I制備方法:
[0059](I)將0.18克FeCl3.6H20溶解到1mL乙二醇中，形成澄清溶液，然后加入0.47g醋酸鈉，劇烈攪拌30min，得均勻紅褐色濁液A;將0.97g的Bi (NO3)3.5出0溶解在511^的乙二醇與乙醇的混合溶劑中(Vzi=If: Vzif= I: 2)并攪拌40min，形成溶液B ；
[0060](2)在磁力攪拌條件下，將紅褐色濁液A滴入溶液B中，取出磁力攪拌子，之后超聲30min，將混合溶液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，200 °C水熱反應(yīng)1小時(shí)；
[0061 ] (3)冷卻至室溫后，轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌，加入KI溶液，用HNO3調(diào)節(jié)pH為3，繼續(xù)攪拌。磁性分離，用水和乙醇洗滌3次，然后60°C真空干燥3小時(shí)，得到Fe3O4OBi2O3-B1I。
[0062]四、Fe304-C@Bi203-Bi0I制備方法:
[0063](I)將0.18克FeCl3.6H20溶解到1mL乙二醇中，形成澄清溶液，然后加入0.47g醋酸鈉和2.6mL聚乙二醇200溶液，劇烈攪拌30min，得均勻紅褐色濁液A;將0.97g的Bi(NO3)3.5H20溶解在51mL的乙二醇與乙醇的混合溶劑中(Vmr Vzif= 1:2)并攪拌40min，形成溶液B;
[0064](2)在磁力攪拌條件下，將紅褐色濁液A滴入溶液B中，取出磁力攪拌子，之后超聲30min，將混合溶液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，200 °C水熱反應(yīng)1小時(shí)；
[0065](3)冷卻至室溫后，轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌，加入KI溶液，用HNO3調(diào)節(jié)pH為3，繼續(xù)攪拌。磁性分離，用水和乙醇洗滌3次，然后60°C真空干燥3小時(shí)，得到Fe3O4-COBi2O3-B1I。
[0066]實(shí)施例2
[0067]將實(shí)施例1 制備的光催化劑Fe3O4OBi2O3、Fe304-C@Bi203、Fe304-C@Bi203-Bi0I 進(jìn)行紅外光譜掃描和紫外-可見漫反射掃描，得到UV-vis-DRS對(duì)比圖1。
[0068]如圖1，從圖中可以看出，F(xiàn)e3O4-COBi2O3、Fe304-C@Bi203-Bi0I對(duì)可見光都有很好的響應(yīng)，F(xiàn)e3O4OBi2O3改性后，對(duì)400-600nm的可見光的吸收顯著增強(qiáng)。Fe3OfCOBi2O3-B1I相比于Fe3O4OBi2O3,可見光吸收增加最多，同時(shí)沒(méi)有明顯出現(xiàn)紫外區(qū)吸收降低。因而，改性制備的Fe3O4-COBi2O3-B1I能夠很好的利用可見光，從而顯著提高其可見光活性。
[0069]實(shí)施例3
[0070]在50mL含鉻廢水中(0(￥1)濃度8(^11101/1)，加入5011^的光催化劑，不調(diào)?!1，于暗處攪拌30min至吸附平衡，打開可見光光源，反應(yīng)35min，光生電子將Cr (VI)還原至毒性小100倍、易發(fā)生配位沉淀的Cr (I II)。
[0071]其中光催化劑采用實(shí)施例1制備的光催化劑Fe3O4OBi2O3、Fe304-C@Bi203、Fe304@Bi2O3-B1KFe3O4-CiBi2O3-B1I，進(jìn)行還原Cr (VI)效果對(duì)比，結(jié)果如圖 2。
[0072]在同樣條件下，改性制備的Fe304-C@Bi203、Fe304@Bi203-Bi01、Fe304-C@Bi203-Bi0I還原鉻的效果均有不同程度提升，Cr(VI)還原速率:Fe304-C@Bi203-Bi0I>Fe304@Bi203-Bi0I>Fe304-C@Bi203>Fe304@Bi203。在35min 內(nèi)，F(xiàn)e304@Bi203絡(luò)還原率為35.47 %，F(xiàn)e304-C@Bi2〇3-B1I對(duì)于Cr(VI)的去除率為89.98%，約為Fe3O4OBi2O3 2.5倍。
[0073]實(shí)施例4
[0074]聚乙二醇的加入量會(huì)影響到催化劑中C的含量，也會(huì)影響到催化劑制備時(shí)的分散性。改變實(shí)施例1中Fe3O4-COBi2O3-B1I制備方法中聚乙二醇加入量，即聚乙二醇與硝酸鉍的摩爾比，制備系列催化劑，并按實(shí)施例3的鉻還原操作，進(jìn)行對(duì)比，得到圖3。
[0075]如圖3，隨著聚乙二醇與硝酸鉍的摩爾比的增加，Cr(VI)的去除速率逐漸增加，當(dāng)聚乙二醇與硝酸鉍的摩爾比由1: 2增加到1:1時(shí)，Cr(VI)的還原率增加幅度小。綜合用料考慮，聚乙二醇與硝酸鉍的摩爾比為I: 2時(shí)最優(yōu)。
[0076]實(shí)施例5
[0077]氯化鐵的投加量，即硝酸鉍與氯化鐵的摩爾比，會(huì)影響到催化劑體系中Bi2O3和Fe3O4的相對(duì)含量，F(xiàn)e3O4的增多會(huì)增加催化劑磁性，但磁性增大會(huì)使得反應(yīng)時(shí)催化劑聚集，另外，也會(huì)減少Bi2O3比例，進(jìn)而影響到催化劑活性。改變實(shí)施例1中Fe3O4-COBi2O3-B1I制備方法中硝酸鉍與氯化鐵的摩爾比，制備系列催化劑，并按實(shí)施例3的鉻還原操作，進(jìn)行對(duì)比，得到圖4。
[0078]如圖4，硝酸鉍與氯化鐵的摩爾比從2:1時(shí)增大到3:1時(shí)，催化劑活性增加不大，此時(shí)催化劑磁性偏高。因而，綜合性能和磁性考慮，硝酸鉍與氯化鐵的摩爾比宜選擇為2:1。
[0079]實(shí)施例6
[0080]硝酸鉍與KI的比值，S卩KI的投加量，會(huì)直接影響到生成的B1I量，進(jìn)而影響各成分之間比例。改變實(shí)施例1中Fe3O4-COBi2O3-B1I制備方法中硝酸鉍與KI的比值的摩爾比，制備系列催化劑，并按實(shí)施例3的鉻還原操作，進(jìn)行對(duì)比，得到圖5。
[0081 ]從圖中，可以看出，硝酸鉍與KI的比值從1:1變?yōu)?:1時(shí)，Cr(VI)的還原效果增加明顯，而進(jìn)一步增加到3:1時(shí)，Cr(VI)的還原效率增加不明顯。因而，硝酸鉍與KI的比值選為2:1時(shí)，較為合適。
[0082] 實(shí)施例7
[0083 ]調(diào)節(jié)的pH數(shù)值會(huì)影響到B i OI的生成，酸性條件下，KI刻蝕B i 203速率加快，有利于B1I生成，也有利于反應(yīng)物的利用。改變實(shí)施例1中Fe3O4-COBi2O3-B1I制備方法中調(diào)節(jié)的PH數(shù)值，制備系列催化劑，并按實(shí)施例3的鉻還原操作，進(jìn)行對(duì)比，得到圖7。
[0084]另外，將調(diào)pH為3制備的樣進(jìn)行紫外-可見光漫反射光譜掃描，得到UV-vis-DRS對(duì)比圖6。
[0085]從圖6可以看出，調(diào)pH為3制備的樣相比于沒(méi)調(diào)pH，可見光吸收增加，在500-700nm波段的可見光的吸收明顯增強(qiáng)，可見光活性應(yīng)該有所增加。
[0086]由圖7看出，將pH數(shù)值調(diào)為酸性，確實(shí)有利于制備的催化劑性能提高，隨著調(diào)節(jié)的PH數(shù)值的減小，Cr(VI)的還原效果增加，其中，pH為3時(shí)效果最好。由于酸性進(jìn)一步增加不利于Fe3O4的穩(wěn)定，從而使得催化劑的磁性降低，所以pH數(shù)值無(wú)需再減小。因而，pH為3時(shí)較好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將FeCl3.6H20溶解到乙二醇中，然后加入醋酸鈉和聚乙二醇，劇烈攪拌，得均勻紅褐色濁液A;將扮(NO3)3.5H20溶解乙二醇與乙醇的混合溶劑中并攪拌，形成溶液B; (2)攪拌同時(shí)將紅褐色濁液A滴入溶液B中，之后超聲，將混合溶液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，水熱反應(yīng)； (3)水熱反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫后，攪拌同時(shí)加入KI溶液，調(diào)節(jié)pH，繼續(xù)攪拌；磁性分離、洗滌、得到Fe3OfCOBi2O3-B1I。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑的制備方法，其特征在于，紅褐色濁液A與溶液B混合時(shí)Bi(NO3)3.5H20與FeCl3.6H20摩爾比為I?3:1、聚乙二醇與Bi(NO3)3.5出0摩爾比為1:1?4。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(I)中制備紅褐色濁液A時(shí)，F(xiàn)eCl3.6H20與醋酸鈉摩爾比為1:4?6。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑的制備方法，其特征在于，所述乙二醇與乙醇的混合溶劑體積中乙二醇與乙醇的體積比為:V^rVzif=1:2。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑的制備方法，其特征在于，制備溶液B時(shí)，Bi(NO3)3.5H20以濃度為0.04?0.08mol/L計(jì)溶于乙二醇與乙醇的混合溶劑中。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑的制備方法，其特征在于，水熱反應(yīng)時(shí)間8?12小時(shí)，溫度為180?220°C。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中KI溶液的加入量以Bi(NO3)3.5H20與KI摩爾比為I?3:1計(jì)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中調(diào)節(jié)pH為3?5。9.一種如權(quán)利要求1?8任一權(quán)利要求所述制備方法制備得到的Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑。10.—種如權(quán)利要求9所述Fe3O4-COBi2O3-B1I光催化劑在處理含鉻廢水中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C02F1/30GK106076374SQ201610523443
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月4日
【發(fā)明人】王齊, 石曉東, 張晨露, 劉恩秦, 胡含蕾, 周甜甜
【申請(qǐng)人】浙江工商大學(xué)