本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種石墨烯摻雜釩酸鉍光催化劑，包括以下重量份數(shù)的原料：硝酸鉍40?60份、偏釩酸銨10?15份、丙烯酸馬來(lái)酸共聚物5?10份、氧化石墨烯10?15份、氧化鎢1?2份、鈰鹽2?3份和環(huán)糊精5?10份。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)制得的光催化劑具有較大的比表面積、良好的孔隙結(jié)構(gòu)及較多的催化活性中心，提高了催化劑的吸附性能，使得光生電子和空穴能夠有效的分離，進(jìn)而提高催化劑的活性和效率，擴(kuò)大了催化劑在可見(jiàn)光范圍的吸收，大大提高催化劑對(duì)太陽(yáng)光的利用率。同時(shí)還具有原料來(lái)源廣泛、成本低廉、制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及光催化材料
，具體是一種石墨烯摻雜釩酸鉍光催化劑。
技術(shù)介紹
21世紀(jì)以來(lái)，隨著工業(yè)化步伐的提升和自然資源的過(guò)度使用，伴隨著各種環(huán)境污染、能源稀缺問(wèn)題不斷加劇。因此，治理各種污染，尋找新能源以緩解地球的壓力迫在眉睫。光催化技術(shù)已經(jīng)在廢水處理、氣體凈化、殺菌、防污、自潔材料、染料敏化太陽(yáng)能電池、化妝品、氣體傳感器等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。光催化是基于半導(dǎo)體材料在光激發(fā)下能夠產(chǎn)生具有強(qiáng)還原性的光生電子和具有強(qiáng)氧化性的空穴的基本特性，固體光催化劑能吸收太陽(yáng)光將水和生物質(zhì)分解成氫氣，也能將空氣和水體環(huán)境中的有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物氧化或還原降解為無(wú)害物質(zhì)。因此，具有低能耗、綠色環(huán)保的特點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外研究最多的半導(dǎo)體光催化材料主要是金屬氧化物和硫化物，如Ti02，W03，ZnO，F(xiàn)e203，CdS等。釩酸鉍，作為單斜晶系白鎢礦結(jié)構(gòu)，在可見(jiàn)光照射時(shí)具有光催化活性，可以催化水分子分解產(chǎn)生氧和降解有機(jī)污染物，是一種很有發(fā)展前景的催化劑。然而，釩酸鉍產(chǎn)生的光生電子-空穴對(duì)容易在催化劑體相和表面復(fù)合，導(dǎo)致光催化活性降低。同時(shí)釩酸鉍因其顆粒過(guò)于細(xì)微，在使用環(huán)境中易于失活和凝聚、不易沉降，導(dǎo)致其很難分離、回收和重復(fù)利用。為解決上述問(wèn)題，增加其使用穩(wěn)定性，將釩酸鉍負(fù)載于一定載體上，如玻璃、硅膠、活性炭等，但這些載體存在機(jī)械強(qiáng)度較弱、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性差等局限。因此，如何有效阻止其光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合，改善光生載流子的分離效率，提高釩酸鉍的催化活性和穩(wěn)定性，是近年來(lái)光催化的研究熱點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有光催化劑存在的問(wèn)題，提供一種具有比表面積大、催化活性高、對(duì)光源的利用率高、穩(wěn)定性好、環(huán)保無(wú)毒、成本低、可多次重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)的光催化劑。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：一種石墨烯摻雜釩酸鉍光催化劑，按照重量份數(shù)稱(chēng)取各原料：硝酸鉍40-60份、偏釩酸銨10-15份、丙烯酸馬來(lái)酸共聚物5-10份、氧化石墨烯10-15份、氧化鎢1-2份、鈰鹽2-3份和環(huán)糊精5-10份；其制備方法，包括以下步驟：（1）將硝酸鉍溶解于乙二醇中，得溶液A,將偏釩酸銨溶解于水中，得溶液B；（2）將溶液A放入超聲波發(fā)生器中，再將溶液B倒入溶液A中,用氨水調(diào)節(jié)pH至3-4，在頻率為40-60KHz下繼續(xù)超聲30-60min，得混合液；（3）將氧化石墨烯放入超聲波發(fā)生器，再加入乙醇超聲使其分散，得石墨烯分散液；（4）將混合液、石墨烯分散液、丙烯酸馬來(lái)酸共聚物、氧化鎢、鈰鹽和環(huán)糊精加入球磨機(jī)，再加入適量水?dāng)嚢瑁煤隣钗铮唬?）先用蒸餾水洗滌糊狀物，然后將糊狀物在80-100℃下微波干燥1-2h，干燥后研磨成粉末，再放入馬沸爐在溫度為300-500℃下焙燒4-6h，即得光催化劑。優(yōu)選的，以上所述鈰鹽為硝酸鈰、硫酸鈰或硝酸鈰中的一種。優(yōu)選的，以上所述乙醇的加入量為氧化石墨烯重量的6-8倍。優(yōu)選的，以上步驟（4）所述攪拌是在轉(zhuǎn)速為300-500r/min下攪拌30-60min。優(yōu)選的，以上所述焙燒的升溫速率為5-10℃/min。優(yōu)選的，以上步驟（5）所述研磨是將物料研磨至粒徑為1.0-2.0mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及有益效果為：1、本專(zhuān)利技術(shù)制得的光催化劑具有較大的比表面積、良好的孔隙結(jié)構(gòu)及較多的催化活性中心，提高了催化劑的吸附性能，使得光生電子和空穴能夠有效的分離，進(jìn)而提高催化劑的活性和效率，擴(kuò)大了催化劑在可見(jiàn)光范圍的吸收，大大提高催化劑對(duì)太陽(yáng)光的利用率。2、本專(zhuān)利技術(shù)以丙烯酸馬來(lái)酸共聚物作為分散劑，可以解決光催化劑在使用環(huán)境中易于失活和凝聚、不易沉降的問(wèn)題。3、本專(zhuān)利技術(shù)以氧化石墨烯和環(huán)糊精作為載體，不僅能使得催化劑性能更加穩(wěn)定，更容易分離、回收及多次重復(fù)利用，還能提高催化劑的吸附性能和光催化性能。4、本專(zhuān)利技術(shù)制備的光催化劑比表面積為150-200m2/g,60分鐘內(nèi)對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率達(dá)到95%以上。5、本專(zhuān)利技術(shù)具有原料來(lái)源廣泛、成本低廉、制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、能耗低、反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好、吸附性能好、催化活性高、催化效率高等優(yōu)點(diǎn)，在可見(jiàn)光輻照下能高效催化降解廢水有機(jī)污染物，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，更適用于工業(yè)生產(chǎn)。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本方案進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于本專(zhuān)利技術(shù)的保護(hù)范圍。實(shí)施例1一種石墨烯摻雜釩酸鉍光催化劑，按照比例稱(chēng)取各原料：硝酸鉍40g、偏釩酸銨10g、丙烯酸馬來(lái)酸共聚物6g、氧化石墨烯10g、氧化鎢1g、硝酸鈰2g和環(huán)糊精5g。其制備方法，包括以下步驟：（1）將硝酸鉍溶解于乙二醇中，得溶液A,將偏釩酸銨溶解于水中，得溶液B；（2）將溶液A放入超聲波發(fā)生器中，再將溶液B倒入溶液A中,用氨水調(diào)節(jié)pH至3，在頻率為40KHz下繼續(xù)超聲60min，得混合液；（3）將氧化石墨烯放入超聲波發(fā)生器，再加入80mL乙醇超聲使其分散，得石墨烯分散液；（4）將混合液、石墨烯分散液、丙烯酸馬來(lái)酸共聚物、氧化鎢、硝酸鈰和環(huán)糊精加入球磨機(jī)，再加入150mL水，在轉(zhuǎn)速為300r/min下攪拌60min，得糊狀物；（5）先用蒸餾水洗滌糊狀物，然后將糊狀物在80℃下微波干燥2h，干燥后研磨成粒徑為1.0mm的粉末，再放入馬沸爐在溫度為300℃下焙燒6h，即得光催化劑。實(shí)施例2一種石墨烯摻雜釩酸鉍光催化劑，按照比例稱(chēng)取各原料：硝酸鉍50g、偏釩酸銨12g、丙烯酸馬來(lái)酸共聚物5g、氧化石墨烯13g、氧化鎢1.5g、硫酸鈰3g和環(huán)糊精8g。其制備方法，包括以下步驟：（1）將硝酸鉍溶解于乙二醇中，得溶液A,將偏釩酸銨溶解于水中，得溶液B；（2）將溶液A放入超聲波發(fā)生器中，再將溶液B倒入溶液A中,用氨水調(diào)節(jié)pH至3，在頻率為50KHz下繼續(xù)超聲45min，得混合液；（3）將氧化石墨烯放入超聲波發(fā)生器，再加入100mL乙醇超聲使其分散，得石墨烯分散液；（4）將混合液、石墨烯分散液、丙烯酸馬來(lái)酸共聚物、氧化鎢、硫酸鈰和環(huán)糊精加入球磨機(jī)，再加入200mL水，在轉(zhuǎn)速為400r/min下攪拌45min，得糊狀物；（5）先用蒸餾水洗滌糊狀物，然后將糊狀物在90℃下微波干燥1.5h，干燥后研磨成粒徑為1.0mm的粉末，再放入馬沸爐在溫度為400℃下焙燒5h，即得光催化劑。實(shí)施例3一種石墨烯摻雜釩酸鉍光催化劑，按照比例稱(chēng)取各原料：硝酸鉍60g、偏釩酸銨15g、丙烯酸馬來(lái)酸共聚物8g、氧化石墨烯15g、氧化鎢2g、硝酸鈰銨3g和環(huán)糊精10g。其制備方法，包括以下步驟：（1）將硝酸鉍溶解于乙二醇中，得溶液A,將偏釩酸銨溶解于水中，得溶液B；（2）將溶液A放入超聲波發(fā)生器中，再將溶液B倒入溶液A中,用氨水調(diào)節(jié)pH至3，在頻率為60KHz下繼續(xù)超聲30min，得混合液；（3）將氧化石墨烯放入超聲波發(fā)生器，再加入120mL乙醇超聲使其分散，得石墨烯分散液；（4）將混合液、石墨烯分散液、丙烯酸馬來(lái)酸共聚物、氧化鎢、硝酸鈰銨和環(huán)糊精加入球磨機(jī)，再加入200mL水，在轉(zhuǎn)速為500r/min下攪拌30min，得糊狀物；（5）先用蒸餾水洗滌糊狀物，然后將糊狀物在100℃下微波干燥1h，干燥后研磨成粒徑為2.0mm的粉末，再放入馬沸爐在溫度為500℃下焙燒4h，即得光催化劑。實(shí)施例4一種石墨烯摻雜釩酸鉍光催化劑，按照比例稱(chēng)取各原料：硝酸鉍50本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種石墨烯摻雜釩酸鉍光催化劑，其特征在于：按照重量份數(shù)稱(chēng)取各原料：硝酸鉍40?60份、偏釩酸銨10?15份、丙烯酸馬來(lái)酸共聚物5?10份、氧化石墨烯10?15份、氧化鎢1?2份、鈰鹽2?3份和環(huán)糊精5?10份；其制備方法，包括以下步驟：（1）將硝酸鉍溶解于乙二醇中，得溶液A,將偏釩酸銨溶解于水中，得溶液B；（2）將溶液A放入超聲波發(fā)生器中，再將溶液B倒入溶液A中,用氨水調(diào)節(jié)pH至3?4，在頻率為40?60KHz下繼續(xù)超聲30?60min，得混合液；（3）將氧化石墨烯放入超聲波發(fā)生器，再加入乙醇超聲使其分散，得石墨烯分散液；（4）將混合液、石墨烯分散液、丙烯酸馬來(lái)酸共聚物、氧化鎢、鈰鹽和環(huán)糊精加入球磨機(jī)，再加入適量水?dāng)嚢瑁煤隣钗铮唬?）先用蒸餾水洗滌糊狀物，然后將糊狀物在80?100℃下微波干燥1?2h，干燥后研磨成粉末，再放入馬沸爐在溫度為300?500℃下焙燒4?6h，即得光催化劑。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種石墨烯摻雜釩酸鉍光催化劑，其特征在于：按照重量份數(shù)稱(chēng)取各原料：硝酸鉍40-60份、偏釩酸銨10-15份、丙烯酸馬來(lái)酸共聚物5-10份、氧化石墨烯10-15份、氧化鎢1-2份、鈰鹽2-3份和環(huán)糊精5-10份；其制備方法，包括以下步驟：（1）將硝酸鉍溶解于乙二醇中，得溶液A,將偏釩酸銨溶解于水中，得溶液B；（2）將溶液A放入超聲波發(fā)生器中，再將溶液B倒入溶液A中,用氨水調(diào)節(jié)pH至3-4，在頻率為40-60KHz下繼續(xù)超聲30-60min，得混合液；（3）將氧化石墨烯放入超聲波發(fā)生器，再加入乙醇超聲使其分散，得石墨烯分散液；（4）將混合液、石墨烯分散液、丙烯酸馬來(lái)酸共聚物、氧化鎢、鈰鹽和環(huán)糊精加入球磨機(jī)，再加入適量水?dāng)嚢瑁煤隣钗铮唬?）先用蒸餾水洗滌糊狀物，然后將糊狀物...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊賀，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：廣西南寧勝祺安科技開(kāi)發(fā)有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣西;45
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