本发明涉及环境污染控制新材料领域,尤其涉及一种具有一种碳复合氧化银催化剂的制备方法及应用。
背景技术:
随着科技的发展,来自工农业生产中产生的毒害有机污染物严重威胁着环境和人类的健康,寻求一种新型高效的环境治理技术具有重要的意义。光催化技术因其节能、高效、污染物降解彻底、无二次污染优点,目前已成为一种具有重要应用前景的新兴环境治理技术。近年来,新型高效的可见光光催化剂的研制成为光催化技术中的一个重要研究内容。
半导体光催化可降解多种有机污染物,在过去半个世纪一直是人们研究的重点。光催化反应是利用光辐照半导体所产生的光生电子和空穴来降解有机污染物。在这一过程中,电子和空穴的复合问题是制约催化反应效率的关键因素。传统抑制复合的方法一般是对半导体进行贵金属负载、异质材料复合等。这些方法只能使得电子和空穴在颗粒尺度大小的有限空间内进行短暂分离。而有效抑制复合的方法是用电子和空穴捕获剂将它们从催化剂表面清除。氧气是一种天然高效的电子捕获剂,它和电子结合能够产生反应活性极强的超氧自由基。然而,氧气在水中特别是在污水中的溶解度很低,传输速度非常慢,严重限制了对电子的捕获,从而也极大的限制了光催化反应的效率。制备具有疏水性能的催化剂可以在催化剂表面形成气泡,当催化剂在水中参与反应的时候,则可以表面形成固-液-气三相,光生电子和氧气结合,可以促进空穴和电子分离,而且,当光生电子和氧气结合可以生成超氧自由基。但要获得较好的分离效果必须要有合适的三相催化剂。氧化银是一种催化剂,但该催化剂不够稳定,容易被还原为银。
技术实现要素:
本发明的目的是为克服现有技术的不足,提供一种碳复合氧化银催化剂的制备方法及应用。
本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤:
1)在40~50℃水浴搅拌条件下,把碱性氨基酸l-赖氨酸、硝酸银、水按摩尔比1:1:4进行混合,搅拌3~4h后,调节溶液ph值至8~10,继续搅拌1~2h,沉淀分离,将固体用去离子水洗涤3~4次,105℃烘干,获得络合氧化银;
2)将制得的络合氧化银置于马弗炉中,在氮气保护下,在350~550℃下煅烧2~5h,切换氮气为空气,通入空气的量控制为30~50ml/g络合氧化银固体,再持续通入氮气,保持该温度0.5h后停止加热,直至冷却到室温停止通氮气,即得到一种碳复合氧化银催化剂,将该材料直接加入待处理有机废水中,辅以光照即可达到处理有机废水的目的。
本发明的优点是:利用氨基酸和银离子络合,再调节ph生成氧化银,最后碳化。使碳覆盖于氧化银表面,再通入少量氧气,使碳燃烧掉一部分,而暴露出部分氧化银,形成部分碳部分包覆氧化银结构。利用碳的疏水性能,形成部分疏水的催化剂,当把催化剂加入待处理废水中时,则可以在该催化剂表面会粘结部分空气气泡,实现三相催化,大大提高催化效果。生成的过氧自由基可以氧化银表面被还原生成的银,保持氧化银稳定的结构。
具体实施方式
以下进一步提供本发明的3个实施例:
实施例1
在50℃水浴搅拌条件下,把碱性氨基酸l-赖氨酸、硝酸银、水按摩尔比1:1:4进行混合,搅拌4h后,调节溶液ph值至10,继续搅拌2h,沉淀分离,将固体用去离子水洗涤4次,105℃烘干,获得络合氧化银;将制得的络合氧化银置于马弗炉中,在氮气保护下,在550℃下煅烧5h,切换氮气为空气,通入空气的量控制为50ml/g络合氧化银固体,再持续通入氮气,保持该温度0.5h后停止加热,直至冷却到室温停止通氮气,即得到一种碳复合氧化银催化剂。
将0.5g制得的碳复合氧化银催化剂加入到100ml浓度为10mg/l的苯酚废水中,在120w的led灯照射下,反应25min,降解率为95.5%,降解速度大大提高。相同情况下,用普通市售的氧化银的替代碳复合氧化银催化剂,在反应25min后,降解率仅有32.6%。
实施例2
在40℃水浴搅拌条件下,把碱性氨基酸l-赖氨酸、硝酸银、水按摩尔比1:1:4进行混合,搅拌3h后,调节溶液ph值至8,继续搅拌1h,沉淀分离,将固体用去离子水洗涤3次,105℃烘干,获得络合氧化银;将制得的络合氧化银置于马弗炉中,在氮气保护下,在350℃下煅烧2h,切换氮气为空气,通入空气的量控制为30ml/g络合氧化银固体,再持续通入氮气,保持该温度0.5h后停止加热,直至冷却到室温停止通氮气,即得到一种碳复合氧化银催化剂。
将0.5g制得的碳复合氧化银催化剂加入到100ml浓度为30mg/l的亚甲基蓝废水中,在120w的led灯照射下,反应25min,脱色率为93.5%。
实施例3
在45℃水浴搅拌条件下,把碱性氨基酸l-赖氨酸、硝酸银、水按摩尔比1:1:4进行混合,搅拌4h后,调节溶液ph值至10,继续搅拌1h,沉淀分离,将固体用去离子水洗涤3次,105℃烘干,获得络合氧化银;将制得的络合氧化银置于马弗炉中,在氮气保护下,在450℃下煅烧4h,切换氮气为空气,通入空气的量控制为50ml/g络合氧化银固体,再持续通入氮气,保持该温度0.5h后停止加热,直至冷却到室温停止通氮气,即得到一种碳复合氧化银催化剂。
将0.5g制得的碳复合氧化银催化剂加入到100ml浓度为30mg/l的罗丹明b废水中,在120w的led灯照射下,反应20min,脱色率为97.3%。