硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑的制備方法及其應(yīng)用。制備方法如下:(1)將硝酸鎵，五氧化二銻，硫代乙酰胺和去離子水?dāng)嚢杌旌希ㄟ^(guò)硝酸調(diào)節(jié)pH為1~5，得到納米粉體前驅(qū)液。(2)將納米粉體前驅(qū)液置于高壓反應(yīng)釜中以1-5℃/min的速度升溫至60-140℃保溫6-48h進(jìn)行水熱反應(yīng)，完成后自然冷卻至室溫后取出，用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，放入干燥箱中于50-80℃下干燥，得到硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑。本發(fā)明銻酸鎵納米粒子的制備與硫摻雜過(guò)程同步實(shí)現(xiàn)，工藝簡(jiǎn)單，易于控制，適于工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。所制備出的硫摻雜銻酸鎵光催化劑，可見光利用率、催化效率高，可用于處理含有有機(jī)污染物的廢水。
【專利說(shuō)明】硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于催化劑的制備領(lǐng)域，特別涉及硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑的制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]銻酸鎵(GaSbO4)是一種新型光催化劑，可對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行有效的光催化降解，但由于其禁帶寬度較大，作為光催化劑只在紫外光下有響應(yīng)，限制了其應(yīng)用。因此，對(duì)其進(jìn)行性能改善，拓寬銻酸鎵的光響應(yīng)范圍及提高可見光光催化效率具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。
[0003]利用硫元素對(duì)銻酸鎵進(jìn)行改性，通過(guò)硫元素的加入，在銻酸鎵晶格中引入氧空位，或用硫元素取代部分氧空位，使銻酸鎵的禁帶窄化，同時(shí)在帶隙中引入雜質(zhì)能級(jí)，從而吸收可見光，擴(kuò)寬光的響應(yīng)范圍；硫元素?fù)诫s后會(huì)促進(jìn)光生電子和空穴能更有效地分離，從而提高光催化性。
[0004]水熱合成法是一種簡(jiǎn)單的合成納米材料的方法，其最大的優(yōu)勢(shì)在于(I)水溶液中離子混合均勻；(2)水隨溫度升高和自生壓力增大變成一種氣態(tài)礦化劑，具有非常大的解聚能力。水熱物系在有一定礦化劑存在下，化學(xué)反應(yīng)速度快，能制備出多組分或單一組分的超微結(jié)晶粉末；(3)離子能夠較容易地按照化學(xué)計(jì)量反應(yīng)，晶粒按其結(jié)晶習(xí)性生長(zhǎng)，在結(jié)晶過(guò)程中，可把有害雜質(zhì)自排除在容易中，生成純度較高的結(jié)晶粉末。同時(shí)反應(yīng)裝置簡(jiǎn)單和合成的納米晶具有高比表面積，能夠一步快速合成具有均勻微觀結(jié)構(gòu)的高純產(chǎn)物。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明目的是提供一種穩(wěn)定、可靠、簡(jiǎn)單的硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑的水熱制備方法，并應(yīng)用于水相中有機(jī)污染物的光催化處理。
[0006]催化劑的具體制備方法如下:
(1)納米粉體前驅(qū)液的制備:
將硝酸鎵，五氧化二銻，硫代乙酰胺和去離子水在室溫下攪拌混合，通過(guò)2飛mol/L硝酸調(diào)節(jié)PH為f 5，得到納米粉體前驅(qū)液。其中硝酸鎵、五氧化二銻與硫代乙酰胺之間的摩爾比為 2:1:1.0~3.0。
[0007](2)水熱條件下納米粉體的制備:
將上述納米粉體前驅(qū)液置于高壓反應(yīng)釜中，以1~5°C /min的速度升溫至10(T200°C保溫6~481!進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫后取出，用去離子水和無(wú)水乙醇先后交替洗滌3飛次，放入干燥箱中于6(T80°C下干燥，得到硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑。
[0008](3)將本發(fā)明制備的硫摻雜銻酸鹽光催化劑用于可見光或太陽(yáng)光照射下的光催化反應(yīng)，具有光催化降解有機(jī)污染物的性能。
[0009]本發(fā)明所述的適量的去離子水，是指在混合后能夠攪拌即可。
[0010]本發(fā)明有益效果: (I)在水熱條件下銻酸鎵納米粉體的反應(yīng)合成和硫離子進(jìn)入銻酸鎵的晶格中同步進(jìn)行，避免了納米微粒的團(tuán)聚過(guò)程對(duì)摻雜劑進(jìn)入晶格的阻礙，可在高度分散性的情況下對(duì)其進(jìn)行充分摻雜。
[0011](2)通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)慕M成和制備條件，可以控制摻雜濃度和晶粒大小，得到性能穩(wěn)定的硫摻雜銻酸鎵納米粉體。
[0012](3)本發(fā)明可見光催化劑制備方法工藝簡(jiǎn)單，易于控制，適于工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。
[0013](4)制備出的硫摻雜銻酸鎵光催化劑，可見光利用率高，高催化效率高，可用于處理含有有機(jī)污染物的廢水。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是實(shí)施例1制備的S摻雜GaSbO4的X射線衍射圖。
[0015]圖2是實(shí)施例1制備的S摻雜GaSbO4的掃描電鏡圖。
[0016]圖3是實(shí)施例1制備的S摻雜GaSbO4的紫外可見漫反射圖。
[0017]圖4是實(shí)施例1制備的S摻雜Sb2O3可見光光催化劑降解甲基橙活性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
(I)納米粉體前驅(qū)液的制備:
將0.8357g硝酸鎵，0.3235g五氧化二銻，0.1127g硫代乙酰胺和70ml去離子水在室溫下攪拌混合，通過(guò)4mol/L硝酸調(diào)節(jié)pH為2，得到納米粉體前驅(qū)液。
[0019](2)水熱條件下納米粉體的制備:
將上述納米粉體前驅(qū)液置于高壓反應(yīng)釜中，以3°C /min的速度升溫至100°C保溫12h進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫后取出，用去離子水和無(wú)水乙醇先后交替洗滌4次，放入干燥箱中于70°C下干燥，得到硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑。
[0020]本實(shí)施例1制備的S摻雜GaSbO4的X射線衍射圖如附圖1所示。
[0021]本實(shí)施例1制備的S摻雜GaSbO4的掃描電鏡圖如附圖2所示。
[0022]本實(shí)施例1制備的S摻雜GaSbO4的紫外可見漫反射圖如附圖3所示。
[0023]實(shí)施例2
(I)納米粉體前驅(qū)液的制備:
將1.2536g硝酸鎵，0.4855g五氧化二銻，0.1352g硫代乙酰胺和65ml去離子水在室溫下攪拌混合，通過(guò)2mol/L硝酸調(diào)節(jié)pH為4，得到納米粉體前驅(qū)液。
[0024](2)水熱條件下納米粉體的制備:
將上述納米粉體前驅(qū)液置于高壓反應(yīng)釜中，以4°C /min的速度升溫至120°C保溫IOh進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫后取出，用去離子水和無(wú)水乙醇先后交替洗滌4次，放入干燥箱中于70°C下干燥，得到硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑。
[0025]實(shí)施例3
(I)納米粉體前驅(qū)液的制備:
1.2536g硝酸鎵，0.4855g五氧化二銻，0.3381g硫代乙酰胺和70ml去離子水在室溫下攪拌混合，通過(guò)3mol/L硝酸調(diào)節(jié)pH為3，得到納米粉體前驅(qū)液。[0026](2)水熱條件下納米粉體的制備:
將上述納米粉體前驅(qū)液置于高壓反應(yīng)釜中，以4°C /min的速度升溫至180°C保溫24h進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫后取出，用去離子水和無(wú)水乙醇先后交替洗滌3次，放入干燥箱中于70°C下干燥，得到硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑。
[0027]實(shí)施例4
(I)納米粉體前驅(qū)液的制備:
將2.0894g硝酸鎵，0.8088g五氧化二銻，0.3757g硫代乙酰胺和75ml去離子水在室溫下攪拌混合，通過(guò)6mol/L硝酸調(diào)節(jié)pH為1，得到納米粉體前驅(qū)液。
[0028](2)水熱條件下納米粉體的制備:
將上述納米粉體前驅(qū)液置于高壓反應(yīng)釜中，以5°C /min的速度升溫至200°C保溫6h進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫后取出，用去離子水和無(wú)水乙醇先后交替洗滌5次，放入干燥箱中于70°C下干燥，得到硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑。
[0029]實(shí)施例5
可見光光催化反應(yīng)的光源為置于雙層玻璃夾套(通冷凝水)中的500 W鹵鎢燈，使用濾光片保證入射光為可見光(420 nm< λ <800 nm)，以80 mL的3 X 10~5 mol/L的甲基橙溶液為有機(jī)物催化對(duì)象，以80 mg實(shí)施例1制備的硫摻雜銻酸鎵為光催化劑，取甲基橙溶液進(jìn)行紫外?可見光譜分析，根據(jù)樣品464nm處吸光值來(lái)確定降解過(guò)程中MO濃度變化，經(jīng)過(guò)60min可見光光照，甲基橙的降解率為98.3%。
【權(quán)利要求】
1.一種硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑的制備方法，包括以下步驟: (1)納米粉體前驅(qū)液的制備:將硝酸鎵，五氧化二銻，硫代乙酰胺和去離子水在室溫下攪拌混合，通過(guò)2飛mol/L硝酸調(diào)節(jié)pH為f 5，得到納米粉體前驅(qū)液； (2)水熱條件下納米粉體的制備:將上述納米粉體前驅(qū)液置于高壓反應(yīng)釜中，以1-50C /min的速度升溫至60_140°C保溫6_48h進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫后取出，用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌3-5次，放入干燥箱中于50-80°C下干燥，得到硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫摻雜銻酸鎵可見光光催化劑的制備方法，其特征在于所述的納米粉體前驅(qū)液的制備，硝酸鎵、五氧化二銻與硫代乙酰胺之間的摩爾比為2:1):1.0~3.0。
3.—種硫摻雜銻酸鎵 可見光光催化劑的應(yīng)用，可用于污水中有機(jī)污染物的光催化處理。
【文檔編號(hào)】C02F1/30GK103894212SQ201410141694
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】薛琿, 陳慶華, 唐澍芬, 肖荔人, 錢慶榮, 黃寶銓, 劉欣萍 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)