四丁酯加入到40mL蒸馏水搅拌使其充分水解，然后抽滤洗涤得白色沉淀。将沉淀物加入到10mL蒸馏水，加入混酸调节pH=2，充分搅拌；
(3)称取0.0125gLa(N03)3.6H20加入到步骤(2)所得的溶液中，边搅拌边加入步骤(I)所得的溶液和lmLlmol/L十六烷基三甲基溴化铵，继续搅拌得到溶胶状的前驱体；
(4)将前驱体于120°0水热反应12h，抽滤得到淡黄色粉末，将干燥后的粉末在400°C下煅烧30min得到La/Ti02/Bi203纳米复合粉末。
[0021]利用20mg所得材料光催化降解15mg/L的甲基橙溶液100ml，60min测得降解率为68.12%，光催化活性较好。
[0022]实施例3
本实施例包括以下步骤:
(1)将硝酸铋溶解于稀硝酸中搅拌，配成8mmoL/LBi(NO3) 3溶液，量取50mL Bi (NO 3) 3溶液，搅拌下加入150mL 5%氨水，直至产生白色沉淀；
(2)将ImL钛酸正四丁酯加入到40mL蒸馏水搅拌使其充分水解，然后抽滤洗涤得白色沉淀。将沉淀物加入到10mL蒸馏水，加入混酸调节pH=2，充分搅拌；
(3)称取0.008gLa(NO3)3.6H20加入到步骤(2)所得的溶液中，边搅拌边加入步骤(I)所得的溶液和3mLlmol/L十六烷基三甲基溴化铵，继续搅拌得到溶胶状的前驱体；
(4)将前驱体于120°0水热反应12h，抽滤得到淡黄色粉末，将干燥后的粉末在300°C下煅烧30min得到La/Ti02/Bi203纳米复合粉末。
[0023]利用20mg所得材料光催化降解15mg/L的甲基橙溶液100ml，60min测得降解率为72.37%，光催化活性较好。
[0024]实施例4
本实施例包括以下步骤:
(1)将硝酸铋溶解于稀硝酸中搅拌，配成6mmoL/LBi(NO3) 3溶液，量取50mL Bi (NO 3) 3溶液，搅拌下加入150mL 5%氨水，直至产生白色沉淀；
(2)将ImL钛酸正四丁酯加入到40mL蒸馏水搅拌使其充分水解，然后抽滤洗涤得白色沉淀。将沉淀物加入到10mL蒸馏水，加入混酸调节pH=2，充分搅拌；
(3)称取0.008gLa(NO3)3.6H20加入到步骤(2)所得的溶液中，边搅拌边加入步骤(I)所得的溶液和3mLlmol/L十六烷基三甲基溴化铵，继续搅拌得到溶胶状的前驱体；
(4)将前驱体于120°0水热反应12h，抽滤得到淡黄色粉末，将干燥后的粉末在400°C下煅烧30min得到La/Ti02/Bi203纳米复合粉末。
[0025]利用20mg所得材料光催化降解15mg/L的甲基橙溶液100ml，60min测得降解率为85.31%，光催化活性优良。
[0026]本发明制得的光催化剂La/Ti02/Bi203纳米复合粉末采用XRD测定其晶体结构，如图1所示可以看出所得样品峰强度较强，说明晶体结晶性较好，通过谢乐公式计算可得晶粒尺寸为几十纳米级，样品尺寸越小比表面积越大，越利于提高光催化活性；通过扫描电镜观察所得光催化剂的形貌，如图2及图3所示，图2为放大倍数2万倍的样品，此时可以看到样品呈片状结构，并且厚度极小，在几十纳米左右，与XRD测试结果相吻合；图3放大倍数I万倍的样品，此时可以看到所制备的样品较均匀，没有团聚现象。样品的片层结构有利于光生电子空穴对的传输，对提高光催化性能有很大的作用。
[0027]用甲基橙为目标降解物检验所得物质的光催化性能，如图4所示，试验结果:在300W紫外灯照射下放置60min后，没有样品的甲基橙降解率为14.25%，加二氧化钛的样品降解率为59.96%，二氧化钛和氧化铋复合材料降解率69.53%，而La/Ti02/Bi203复合材料的降解率提高到87.32%。同时对La/Ti02/Bi203复合材料进行重复使用测试，发现其二次光催化能力仍可以达到79.41%，展现了优良的循环使用性能。
【主权项】
1.一种光催化剂La/Ti02/Bi203复合材料的制备方法，采用水热法，其特征是:它以可溶性硝酸镧、硝酸铋和钛盐为原料，十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，在室温下将钛盐水解后和硝酸镧、硝酸铋溶于酸性溶液中，经搅拌反应得到溶胶前驱体，再经水热得到La/Ti02/Bi203复合光催化剂；具体操作步骤如下: (1)将硝酸铋溶解于稀硝酸中搅拌，配成l~10mmoL/LBi (NO3)3溶液，将该溶液在搅拌条件下加入到质量比浓度为(3~10)%的氨水中，两者的容积比为Bi (NO3)3:氨水=1: (2-4),产生白色沉淀后停止搅拌； (2)按钛酸正四丁酯与硝酸铋的摩尔比为1:(0.1-1)的量比准备好钛酸正四丁酯，将该钛酸正丁酯加入到蒸馏水中，搅拌使其充分水解，然后抽滤洗涤得白色沉淀；按蒸馏水与钛酸正四丁酯的容积比为1:(50~100)准备好蒸馏水，将沉淀物加入到蒸馏水中，加入混酸调节使PH= (2~6)，充分搅拌； (3)按La(NO3)3.6H20与钛酸四正丁酯的摩尔比为(0.1-0.5):1的量比称取La(NO3)3- 6H20并加入到步骤(2)得到的溶液中，边搅拌边加入步骤(I)所得溶液和十六烷基三甲基溴化铵，继续搅拌直至得到溶胶状的前驱体，该十六烷基三甲基溴化铵的数量按其与钛酸四正丁酯的摩尔比为1:(0.001~0.01)称取； (4)将前驱体于100?200°0水热反应，抽滤得到淡黄色粉末，将干燥后的粉末在200?700°C下煅烧得到La/Ti02/Bi203纳米复合粉末。2.如权利要求1所述光催化剂La/Ti02/Bi203复合材料的制备方法，其特征是:所述步骤(I)中硝酸秘的量优选为4~8mmo I/L。3.如权利要求1所述光催化剂La/Ti02/Bi203复合材料的制备方法，其特征是:所述步骤(2)中的混酸为硝酸和盐酸，两者摩尔比为硝酸:盐酸=I:(l~8)o4.如权利要求1所述光催化剂La/Ti02/Bi203复合材料的制备方法，其特征是:所述步骤(2)中钛酸正四丁酯与硝酸铋的摩尔比优选为1:(0.5~1)。5.如权利要求1所述光催化剂La/Ti02/Bi203复合材料的制备方法，其特征是:所述步骤(3)中La(NO3)3.6H20与钛酸四正丁酯的摩尔比优选为1:(0.2-0.4)。6.如权利要求1所述光催化剂La/Ti02/Bi203复合材料的制备方法，其特征是:所述步骤(3)中十六烷基三甲基溴化铵与钛酸四正丁酯的摩尔比优选为1:(0.001-0.005)。7.如权利要求1所述光催化剂La/Ti02/Bi203复合材料的制备方法，其特征是:所述步骤(4)中水热温度优选为140-160°C。8.如权利要求1所述光催化剂La/Ti02/Bi203复合材料的制备方法，其特征是:所述步骤(4)中煅烧温度优选为300-500°C。
【专利摘要】本发明公开了一种降解有机污染物的光催化剂La/TiO2/Bi2O3复合材料的制备方法，它以可溶性硝酸镧、硝酸铋和钛盐为原料，十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，在室温下将钛盐水解后和硝酸镧、硝酸铋溶于酸性溶液中，经搅拌反应得到溶胶前驱体，再经水热得到La/TiO2/Bi2O3纳米片层结构复合光催化剂。采用该方法制备的光催化剂La/TiO2/Bi2O3复合材料具有比表面积大、对太阳能的利用率高、光催化活性好、光催化降解率高的特点。
【IPC分类】C02F1/30, B01J23/18
【公开号】CN104971711
【申请号】CN201510348258
【发明人】谢桂香, 胡志彪, 温德才, 张著森
【申请人】龙岩学院
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月23日