一种用于紫外光催化降解污染物催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明设计属于污染物处理领域。具体地说，是关于一种光降解有机污染物催化剂的制备方法。
技术背景
[0002]环境污染以化学污染为主，特别是难以生物降解的染料污染物。治理此类污染通常采用物理吸附和化学氧化等方法。由于二氧化钛的化学性质稳定高、氧化性极强、成本低、无污染，且其在紫外光照射下能够有效催化降解各种污染物。因此，二氧化钛被公认为是最为有效的治理污水的催化(Steinberg M.1nternat1nal Journal ofHydrogenEnergy, 1999, 24 (8):771-777.)。但是，由于二氧化钛禁带宽度较大(3.2eV)，只能吸收紫外光，但紫外光仅占太阳能的不到5%，大大限制其光催化性能。因此需要对二氧化钛进行修饰改性以提高其催化效率(Kim J C，Choi J，Lee Y B，Hong J H，Lee JI, YangJ ff,Lee W I, Hur N H.Chem.Commun，2006，5024.)。
[0003]不同半导体在能级、禁带宽度等方面皆具有不同程度的差异，导致了其对光谱吸收范围也不尽相同。通过将二氧化钛与不同半导体复合，使半导体间发生光载流子的传递和分离，既扩展了其光谱响应范围，又提高了量子效率和光催化活性。将宽禁带的二氧化钛与窄禁带的硫化镉复合后，使二者的禁带发生交迭，在一定的光照范围内电子发生跃迀，光生空穴留在硫化镉价带，电子跃迀到二氧化铁的导带，使电子-空穴产生了有效的分离，拓宽了复合产物的光响应范围，提高了光催化剂的电荷分离即催化剂的光催化活性(He C X，Tian B Z, Zhang J L.J.Colloid Interface Sci，2010，344 (2):382-389.)。但是现有方法大都存在反应条件苛刻、反应时间长、成本较高、催化效率低等缺点，很难进行大规模生产。这限制了其在实际中的应用。因此，建立一种操作简单、反应条件温和、催化效率高的催化剂制备方法对其应用具有重要意义。
【发明内容】
[0004]本发明的首要目的在于改进现有降解有机污染物催化剂的制备方法所存在的缺点和不足，从而提供一种新的制备方法。
[0005]本发明的第二个目的在于提供按所述方法获得的催化剂。
[0006]本发明的另一个目的在于提供所述催化剂的用于光催化降解有机污染物的应用。
[0007]根据本发明，所述催化剂的制备方法，包括制备聚乙烯吡咯烷酮/镉盐-钛酸盐溶胶前驱体，将所述前驱体溶胶制备成聚乙烯吡咯烷酮/钛酸盐-镉盐纳米纤维，将纤维煅烧后用水热法将镉硫化，得到所述硫化镉-二氧化钛催化剂。
[0008]根据本发明的优选实施例，所述水热法是将煅烧所得CdO-T12纳米纤维分散在盛有硫代乙酰胺水溶液的反应釜中进行硫化。优选的，所述硫化时间为6-24h。
[0009]根据本发明，所述将Cd0-Ti02m米纤维硫化还包括将硫化产物离心、水洗、醇洗并干燥的步骤。所述干燥为50°C真空干燥。
[0010]本发明的催化剂可用于紫外光降解污染物。
[0011]本发明具有如下有益效果:
[0012]1、本发明使用硫化镉作为负载物，克服了现有技术中使用单一二氧化钛作为光催化剂时存在的禁带宽度窄、电子转移速度慢、电子-空穴复合速率快的问题，从而提高了光催化降解有机污染物的效率。
[0013]2、本发明催化剂的使用条件温和，可在中性、低温条件下进行反应。
[0014]3、本发明的合成方法具有操作简便、反应条件温和等特点。利用本发明所制备的催化剂在以甲基橙作为污染底物的条件下对紫外光降解具有较高的效率，在光催化降解污染物方面具有一定的应用价值。
【附图说明】
[0015]图1为CdS-T1^ XRD图片以及T1 2、CdS的标准PDF卡片图。
[0016]图2 为 CdS-T12的 EDS 图。
[0017]图3 为 CdS-T1^ SEM 图，其中 a 为 Ti02;b 为负载量为 9% 的 CdS-T1 2。
[0018]图4为不同摩尔浓度CdS负载T12的降解率折线图。
[0019]具体实施方法
[0020]以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
[0021]以下实施例中所使用的钛酸四丁酯、醋酸镉、聚乙烯η比咯烷酮、乙酸、甲醇、硫代乙酰胺、甲基橙等均可以通过市售获得。
[0022]实施例1:将 1g 钛酸四丁酯(TBT)、0.089g 二水合醋酸镉(Cd(Ac)2.2Η20)、7mL 乙酸、120mL甲醇及5.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)倒入250mL锥形瓶中。室温下搅拌4_8h后，得到PVP/Cd (Ac)2-TBT溶胶前驱体。将上述前驱体静电纺丝后，500 °C煅烧4h，室温冷却，均匀分散在溶解0.05g硫代乙酰胺的水溶液中，70°C水热反应12h后，分别用水和乙醇洗涤三次，离心、真空干燥，制得1% CdS-T1Jf化剂。取10mg催化剂分散在IL ZOmg/L—1的甲基橙溶液中，暗吸附30min后，进行紫外光照，每隔一定时间取出5mL上清液测试其吸光度，5h后终止反应。
[0023]实施例2:将 1g 钛酸四丁酯(TBT)、0.267g 二水合醋酸镉(Cd(Ac)2.2Η20)、7mL 乙酸、120mL甲醇及5.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)倒入250mL锥形瓶中。室温下搅拌4_8h后，得到PVP/Cd (Ac)2-TBT溶胶前驱体。将上述前驱体静电纺丝后，500 °C煅烧4h，室温冷却，均匀分散在溶解0.15g硫代乙酰胺的水溶液中，70°C水热反应12h后，分别用水和乙醇洗涤三次，离心、真空干燥，制得3% CdS-T1jf化剂。取10mg催化剂分散在IL ZOmg/L—1的甲基橙溶液中，暗吸附30min后，进行紫外光照，每隔一定时间取出5mL上清液测试其吸光度，5h后终止反应。
[0024]实施例3:将 1g 钛酸四丁酯(TBT)、0.445g 二水合醋酸镉(Cd(Ac)2.2Η20)、7mL 乙酸、120mL甲醇及5.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)倒入250mL锥形瓶中。室温下搅拌4_8h后，得到PVP/Cd (Ac)2-TBT溶胶前驱体。将上述前驱体静电纺丝后，500 °C煅烧4h，室温冷却，均匀分散在溶解0.25g硫代乙酰胺的水溶液中，70°C水热反应12h后，分别用水和乙醇洗涤三次，离心、真空干燥，制得5% CdS-T1jf化剂。取10mg催化剂分散在IL ZOmg/L—1的甲基橙溶液中，暗吸附30min后，进行紫外光照，每隔一定时间取出5mL上清液测试其吸光度，5h后终止反应。