专利名称：一种三元异质结构光降解有机物催化剂TiO<sub>2</sub>-Bi<sub>2</sub>MoO<sub>6</sub>/Bi<sub>3.64</sub>Mo<sub>0.36</sub>O<sub>6.55</sub>及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种光降解有机物催化剂及其制备方法，尤其涉及一种三元异质结构光降解有机物催化剂5%Ti02-Bi2MO06/Bi3.64MOa 36 06.55及其制备方法。
背景技术：
随着社会的发展和人们生活生平的提高，工业废水和生活污水占环境污染的重要部分，成为人们不得不考虑的重要问题。在我国，对于污水的处理一般采取物理法、化学法和生物法三大类。例如，物理法中的用活性炭对有毒物质进行吸附，这种方法只是把污染物从一相转移到另一相，污染物本身并没有得到彻底降解，吸附污染物之后的活性炭的处理也是个问题；而化学法常涉及到使用化学药剂，在化学反应过程中对污染物进行氧化或者还原降解，改变污染物的形态，将它们变成无毒或微毒的新物质，或者转化成容易与水分离的形态，从而达到处理的目的。但这种方法需要大量的化学药剂，运行成本较高，不适合大规模范围使用，同时，也有可能产生二次污染。众所周知，利用微生物代谢作用，使废水中的有机污染物和无机营养物转化为稳定、无害的物质的方法称为生物处理法，这是当前比较新颖的水处理方法，然而生物降解仍存在着一定的局限性，概括起来有以下几点(1)细菌的作用具有选择性O)降解速度慢，一般要数周或数月( 对有些有毒物质只能部分降解，并且可能形成有毒性的中间产物；(4)芳香族化合物部分难以被降解。从目前国内运行状况看，这三种处理方法虽然有些工艺己较成熟，但各有其局限性，运行成本也不算低， 处理效率也是高低不等，特别是不能有效地去除水中低浓度且生物难降解的一些有机污染物。因此，发展新型实用的环保处理技术仍然是人们追求的目标。1972年Fujishima和Honda在Nature杂志上发表了关于TiA电极上光分解水的论文，标志着光催化新时代的开始。1976年Carey等报导了在紫外光的照射下，水中的多氯联苯、氯代烷烃等能够在TiO2光催化剂的存在下发生有效的脱氯反应，这一研究的报道使人们认识到了半导体催化剂对有机污染物的矿化消除功能。自此以后，利用半导体光催化降解和消除环境中的污染物便成为了半导体光催化研究中最活跃的领域。但由于TiO2的宽禁带(3. 2eV)，只能响应387. 5 nnl以下的紫外光，对太阳光谱中占绝大部分的可见光则利用效率较低，从而限制了纳米TW2的工业化应用发展。因此开发出高效的可见光诱导的光催化剂具有深远的意义。而钼酸铋合成方法简单，原材料便宜，而且对可见光有很好的吸收，成为人们研究的又一个热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三元异质结构光降解有机物催化剂TiO2-Bi2MoO6/ Bi,64Moo.3606.55及其制备方法，为有机物的催化降解提供了一种新材料。本发明的材料是采用水热法制备的，其操作简单、生产成本低廉、产率较高，其光催化降解速率高，适合扩大化生产的要求。
本发明是这样来实现的，其特征是催化剂是由二氧化钛(TiO2)和两种不同结构的钼酸铋(Bi2MoO6和Bi3.64MoQ.3606.55)组成的，其中二氧化钛为总的铋元素摩尔数的5%。在可见光的诱导下，0. 1克的催化剂可以将100毫升浓度为10_5摩尔/升的罗丹明B在2小时完全降解。一种三元异质结构光降解有机物催化剂5%Ti02-Bi2MO06/Bi3.64MO(1.3606.55的制备方法为先将5毫摩尔的硝酸铋分散均勻到15毫升去离子水中，然后将10毫升0. 25摩尔/ 升的钼酸铵溶液缓慢加入到上述的水溶液中，搅拌均勻得到A溶液。将0. 125毫摩尔的的钛酸丁酯加入10毫升的乙醇，充分搅拌均勻，得到溶液B。然后将溶液B缓慢倒如溶液A中， 常温搅拌30分钟，加入5摩尔/升的氢氧化钠溶液，将溶液的pH值调制7. 5，将上述溶液装入100毫升的聚四氟乙烯的反应釜中，然后放入150°C的马弗炉中煅烧5小时。将煅烧后的样品进行多次过滤、洗涤后放入马弗炉中300°C煅烧5小时，得到目标催化剂。本发明的优点是1、本发明的材料制备是采用水热法，其操作简单、生产成本低廉、产率较高，纯度也很高以及重复性好，适合扩大化生产的要求；2、本发明的材料热稳定性好，而且耐酸、耐碱性强；3、本发明所得到的催化剂具有较好的光催化降解罗丹明B的效果。
图1为本发明的催化剂材料与两种不同结构钼酸铋的X射线粉末衍射图。图2为本发明的催化剂和其他在可见光诱导下光降解效果的比较图。图3为本发明的催化剂负载不同量的二氧化钛的拉曼光谱图。在图2 中 1、催化剂 ZABi2MoO6ZBi3 64Moci siO6 55 3, Bi2MoO6 4、5%Ti02-Bi2Mo06 5、Bi3.64Mo0.3606.55 6、5%Ti02-Bi3.64Mo0.3606.55。
具体实施例方式本发明的催化剂材料的合成
先将5毫摩尔的硝酸铋分散均勻到15毫升去离子水中，然后将10毫升0. 25摩尔/升的钼酸铵溶液缓慢加入到上述的水溶液中，搅拌均勻得到A溶液。将0. 125毫摩尔的的钛酸丁酯加入10毫升的乙醇，充分搅拌均勻，得到溶液B。然后将B溶液缓慢倒如A中，常温搅拌30分钟，加入5摩尔/升的氢氧化钠溶液，将溶液的pH值调制7. 5，将上述溶液装入 100毫升的聚四氟乙烯的反应釜中，然后放入150°C的马弗炉中煅烧5小时。将煅烧后的样品进行多次过滤、洗涤后放入马弗炉中300°C煅烧5小时，得到目标催化剂。如图1、图2、图3所示，经X射线粉末衍射测试表明，本发明的催化剂的衍射图是两种不同结构的钼酸铋的混合物(Bi2MoO6和Bi3. 64Mo0. 3606.55)，而且衍射图中没有出现二氧化钛的峰，这可说明本发明的催化剂材料不是钼酸铋和二氧化钛的混合物。另外拉曼光谱测试表明中其谱图中没有发现明显的二氧化钛的峰。X射线荧光测试表明本发明的催化剂材料中二氧化钛为总的铋元素摩尔数的5% (摩尔比)。因此结合以上测试可证明本发明的催化剂材料是由摩尔比为5%的二氧化钛负载在钼酸铋(Β 2ΜΟ(^ΠΜ3.64ΜΟ(1.36 06.55)形成的三元异质结构新材料。在可见光的条件下，0. 1克的催化剂体系可以将100毫升的10_5摩尔/升的罗丹明B在2小时完全降解。制备是采用一步水热法，其操作简单、生产成本低廉、合成的产率较高，纯度也很高以及重复性好，适合扩大化生产的要求；本发明的材料热稳定性好，而且耐酸、耐碱性强；本发明所得到的材料具有较好的光催化降解有机物效果，为以后的光降解污水中的有机污染物提供新材料源泉。
权利要求
1.一种三元异质结构光降解有机物催化剂5%Ti02-Bi2MO06/Bi3.64MO(1.36 06.55，它由二氧化钛和两种不同结构的Bi2MoO6与Bi3.64Moa 36 06.55组成的，其中二氧化钛为总的铋元素摩尔数的2. 5%，在可见光的诱导下，对罗丹明B具有很好的降解效果。
2.—种权利要求1所述的三元异质结构光降解有机物催化剂5%Ti02-Bi2Mo06/ Bi,64Moo.3606.55的制备方法，其特征是先将5毫摩尔的硝酸铋分散均勻到15毫升去离子水中，然后将10毫升0. 25摩尔/升的钼酸铵溶液缓慢加入到上述的水溶液中，搅拌均勻得到 A溶液，将0. 125毫摩尔的的钛酸丁酯加入10毫升的乙醇，充分搅拌均勻，得到溶液B，然后将溶液B缓慢倒如溶液A中，常温搅拌30分钟，加入5摩尔/升的氢氧化钠溶液，将溶液的 PH值调制7. 5，将上述溶液装入100毫升的聚四氟乙烯的反应釜中，然后放入150°C的马弗炉中煅烧5小时，将煅烧后的样品进行多次过滤、洗涤后放入马弗炉中300°C煅烧5小时，得到目标催化剂。
全文摘要
一种三元异质结构光降解有机物催化剂5%TiO2-Bi2MoO6/Bi3.64Mo0.36O6.55，是由二氧化钛(TiO2)和两种不同结构的钼酸铋(Bi2MoO6和Bi3.64Mo0.36O6.55)组成的，其中二氧化钛为总的铋元素摩尔数的5%。本发明的优点是1、本发明的催化剂是首次别报道的具有三元异质结构的光降解有机物催化剂；2、本发明的催化剂是采用一步水热法直接合成，其操作简单、生产成本低廉、合成的产率较高，纯度也很高以及重复性好，适合扩大化生产的要求；3、本发明的催化剂热稳定性好，而且耐酸、耐碱性强；4、本发明所得到的催化剂具有较好的光催化降解有机效果，比单一的二氧化钛、钼酸铋(Bi2MoO6和Bi3.64Mo0.36O6.55)和三者之间的任意组合(TiO2-Bi2MoO6、TiO2-Bi3.64Mo0.36O6.55和Bi2MoO6/Bi3.64Mo0.36O6.55)都有更高的催化效果。
文档编号B01J23/31GK102500361SQ20111033983
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者丁琳, 代顺臣, 张龙珠, 林方程, 邢秋菊, 邹建平 申请人:南昌航空大学