一種納米層狀CdV2O6?CdS復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用與流程

本發(fā)明涉及復(fù)合光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展也越來(lái)越迅猛，各種有機(jī)物的使用給工業(yè)帶來(lái)效率的同時(shí)也對(duì)環(huán)境、生態(tài)造成了一定程度上的污染，使得隨之而來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日益突出。如煤的燃燒和石油等化石燃料的燃燒使得一些未燃燒的碳?xì)浠衔?如空氣污染物一氧化碳等)及炭粒、塵粒等的排放會(huì)對(duì)空氣造成嚴(yán)重污染。染料等的使用不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，更嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致人產(chǎn)生健康問(wèn)題，甚至致癌。染料一般指能夠使一定顏色附著在纖維上的物質(zhì)，且不易脫落、變色。近年來(lái)的發(fā)展使得染料不只限于紡織物的染色和印花，在油漆、塑料、皮革、食品、化妝品等行業(yè)也得以應(yīng)用。因此，如何高效、環(huán)保地對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解成為了當(dāng)務(wù)之急。

一般來(lái)說(shuō)，降解是使有機(jī)化合物分子中的碳原子數(shù)目減少，分子量降低或者高分子化合物的大分子分解成較小的分子或者在外界因素作用(熱、光、化學(xué)試劑等)下，聚合物發(fā)生了分子鏈的無(wú)規(guī)則斷裂、側(cè)基和低分子的消除反應(yīng)，致使聚合度和相對(duì)分子質(zhì)量下降。其中，光降解由于綠色、方便等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。光降解是通常是指有機(jī)物在光的作用下，逐步氧化成低分子中間產(chǎn)物，最終生成co2、h2o及其它離子，包括無(wú)催化劑和有催化劑參與的光化學(xué)氧化過(guò)程，而有催化劑參與的光降解過(guò)程往往更能有效地進(jìn)行降解。因此，制備一種光降解有機(jī)物的催化劑變得尤為必要。

現(xiàn)有工藝制備光降解催化劑cdv2o6時(shí)，通常采用的工藝為水熱法，這種工藝需在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行，制備條件復(fù)雜，且不便于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于上述背景技術(shù)的不足，提供一種納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑，所述納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑以納米層狀cdv2o6作為基體，cds納米顆粒沉積在納米層狀cdv2o6的表面。

本發(fā)明同時(shí)提供了一種納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

1)cdv2o6納米材料的合成：將nh4vo3溶液逐步緩慢加入到澄清cd(no3)2溶液中，形成混合溶液，然后持續(xù)攪拌進(jìn)行充分反應(yīng)，得到淡黃色固體，即納米層狀cdv2o6，將所得淡黃色固體從溶液中分離出來(lái)后，用去離子水溶解并進(jìn)行離心分離，將離心分離得到的物質(zhì)進(jìn)行干燥，得到cdv2o6納米材料；

2)納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑的合成：將步驟1)所合成的cdv2o6納米材料加入到去離子水中，分散均勻后，再將適量的nas·9h2o加入到分散好的溶液中，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后再將混合溶液進(jìn)行離心分離，得到深黃色固體，將所得深黃色固體清洗干凈后，即得納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑。

進(jìn)一步，在步驟1)中，前驅(qū)體nh4vo3與cd(no3)2二者物質(zhì)的量之比為1.5：1，混合溶液配制時(shí)所用nh4vo3溶液的濃度控制在60～80mmol/l，所用cd(no3)2溶液的濃度控制在30～50mmol/l。

進(jìn)一步，在步驟1)中，納米層狀cdv2o6的合成在常溫下進(jìn)行，所需時(shí)間為72-96h。

進(jìn)一步，在步驟1)中，干燥的溫度為60-90℃，干燥時(shí)間為18-30h。

進(jìn)一步，在步驟2)中，nas·9h2o與納米層狀cdv2o6物質(zhì)的量之比為1:1。

進(jìn)一步，在步驟2)中，反應(yīng)時(shí)間為5-10min。

本發(fā)明還提供了一種上述制備方法制備得到的納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用。

進(jìn)一步，所述有機(jī)廢水為染料廢水。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明提供了一種納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用，進(jìn)行納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑制備時(shí)避免了傳統(tǒng)的水熱過(guò)程，采用了一步法進(jìn)行cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑的制備，所制備的cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑具有納米層狀結(jié)構(gòu)，而且制備工藝簡(jiǎn)單易于操作，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑合成過(guò)程中不僅不需要水熱過(guò)程，而且常溫制備即可，制備條件簡(jiǎn)單，更加易于工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑的制備方法流程示意圖；

圖2為制備的cdv2o6的sem圖；

圖3為制備納米層狀cdv2o6-cds催化劑的sem納米層片結(jié)構(gòu)；

圖4為制備納米層狀cdv2o6-cds催化劑的xrd圖；

圖5的a、b、c分別表示不同攪拌反應(yīng)時(shí)間24hr、48hr、72hr的條件下所制備的cdv2o6納米材料的sem圖；

圖6制備納米層狀cdv2o6-cds催化劑降解染料(羅丹明b)的紫外吸收光譜。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供一種納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑，該納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑以納米層狀cdv2o6作為基體，cds納米顆粒沉積在納米層狀cdv2o6的表面。cdv2o6呈厚度約為5-10nm，長(zhǎng)寬約為1-10mm的層片狀結(jié)構(gòu)，該納米層片與傳統(tǒng)水熱合成的催化劑材料相比，表面積更大。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1示例性的示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑的制備方法流程示意圖，該方法可用于能夠降解有機(jī)物的復(fù)合光催化劑的制備。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟101，cdv2o6納米材料的合成：將nh4vo3溶液逐步緩慢加入到澄清cd(no3)2溶液中，形成混合溶液，然后持續(xù)攪拌進(jìn)行充分反應(yīng)，得到淡黃色固體，即納米層狀cdv2o6，將所得淡黃色固體從溶液中分離出來(lái)后，用去離子水溶解并進(jìn)行離心分離，將離心分離得到的物質(zhì)進(jìn)行干燥，得到cdv2o6納米材料；

步驟102，納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑的合成：將步驟101所合成的cdv2o6納米材料加入到去離子水中，分散均勻后，再將適量的nas·9h2o加入到分散好的溶液中，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后再將混合溶液進(jìn)行離心分離，得到深黃色固體，將所得深黃色固體清洗干凈后，即得納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑。

在步驟101中，前驅(qū)體nh4vo3與cd(no3)2二者物質(zhì)的量之比為1.5：1，混合溶液配制時(shí)所用nh4vo3溶液的濃度控制在60～80mmol/l，所用cd(no3)2溶液的濃度控制在30～50mmol/l。

進(jìn)一步，在步驟101中，納米層狀cdv2o6的合成在常溫下進(jìn)行，所需時(shí)間為72-96h。干燥的溫度為60-90℃，干燥時(shí)間為18-30h。

在步驟102中，nas·9h2o與納米層狀cdv2o6物質(zhì)的量之比為1:1。反應(yīng)時(shí)間為5-10min。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種上述制備方法制備得到的納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑的應(yīng)用，具體的是：該制備方法制備得到的納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用。進(jìn)一步，有機(jī)廢水為染料廢水。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用，進(jìn)行納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑制備時(shí)避免了傳統(tǒng)的水熱過(guò)程，采用了一步法進(jìn)行cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑的制備，所制備的cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑具有納米層狀結(jié)構(gòu)，而且制備工藝簡(jiǎn)單易于操作，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑合成過(guò)程中不僅不需要水熱過(guò)程，而且常溫制備即可，制備條件簡(jiǎn)單，更加易于工業(yè)化生產(chǎn)。

下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例制備納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑的工藝如下：①稱取0.925g的cd(no3)2加入到80ml的水溶劑中，將所得乳濁液放在150℃的磁力攪拌器上攪拌，直至溶液澄清；②停止加熱，讓此溶液緩慢降溫至常溫，得到淡黃色澄清溶液；③稱取0.702g的nh4vo3加入到80ml的水溶劑中，攪拌直至溶解；④將攪拌均勻的nh4vo3溶液逐步緩慢加入到80ml澄清cd(no3)2溶液中；⑤將此混合溶液持續(xù)攪拌72hr，再將其用7500轉(zhuǎn)/分的高速離心機(jī)分離，得到淡黃色固體即為cdv2o6；⑥將淡黃色固體再用去離子水溶解，離心機(jī)分離3次；⑦最后將離心得到的物質(zhì)放在80℃的干燥箱中干燥24hr，得到cdv2o6納米材料；⑧稱取0.155gcdv2o6納米材料分散到20ml水中，然后將0.5mmolnas·9h2o加入到分散好的溶液中，反應(yīng)5min,再將此混合溶液用7500轉(zhuǎn)/分高速離心機(jī)分離，用去離子水和乙醇清洗2次，干燥得到深黃色固體即為cdv2o6-cds復(fù)合催化劑。

本實(shí)施例所制備的cdv2o6納米材料的sem圖如圖2所示，可以看出，所制備的cdv2o6納米材具有明顯的納米層狀結(jié)構(gòu)。圖3所示為不同放大倍數(shù)下的納米層狀cdv2o6-cds催化劑的sem圖。隨著放大倍數(shù)的增大，明顯可以看到制備所得的cdv2o6-cds復(fù)合催化劑呈現(xiàn)納米層片結(jié)構(gòu)，其中，cdv2o6仍然保持納米層狀結(jié)構(gòu)，而cds沉積在層面上面。

圖4所示為制備的納米層狀cdv2o6-cds催化劑的xrd圖。由圖4可看出，cdv2o6催化劑在2θ為18.626、20.037、25.281、26.283、28.308、30.458、37.830、50.448時(shí)分別出現(xiàn)了表征cdv2o6的特征譜線，圖中也標(biāo)出了相應(yīng)的晶體結(jié)晶面；而cdv2o6-cds復(fù)合催化劑也在2θ相同的位置出現(xiàn)了特征譜線，并且強(qiáng)度大于單一催化劑cdv2o6，表明復(fù)合催化劑的晶體的結(jié)晶程度更大，更有利于進(jìn)行催化反應(yīng)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例制備納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑的工藝同實(shí)施例1，不同的是，在將nh4vo3溶液加入到澄清cd(no3)2溶液中進(jìn)行攪拌的時(shí)間不同，在本實(shí)施例中，分別采用不同的攪拌反應(yīng)時(shí)間24hr、48hr、72hr，進(jìn)行納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑的制備。制備過(guò)程中所得的納米層狀cdv2o6納米材料的sem圖如圖5所示。圖5的a、b、c分別表示不同攪拌反應(yīng)時(shí)間24hr、48hr、72hr的條件下所制備的cdv2o6納米材料的sem圖。從圖5可以看出，制備所得的cdv2o6納米材料的結(jié)構(gòu)一開(kāi)始呈大面積的片狀，隨著時(shí)間的加長(zhǎng)，cdv2o6逐漸開(kāi)始形成層狀結(jié)構(gòu)，直到72hr后才變成了細(xì)小的層狀結(jié)構(gòu)，厚度約為5-10nm，長(zhǎng)寬約為1-10mm的層片。同時(shí)，圖4中也給出了不同攪拌反應(yīng)時(shí)間24hr、48hr、72hr的條件下所制備的cdv2o6納米材料的xrd圖。

采用本發(fā)明實(shí)施例1所制備的納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合光催化劑進(jìn)行有機(jī)廢水的降解處理試驗(yàn)。選擇一種常用染料羅丹明b進(jìn)行納米層狀cdv2o6-cds復(fù)合催化劑性能的檢測(cè)。羅丹明b是一種具有鮮桃紅色的人工合成的染料，屬于三苯甲烷類染料，被廣泛的應(yīng)用于紡織、印刷和化妝品等工業(yè)中。此染料廢水的色度高、可生化性差，直接排放會(huì)對(duì)水體環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染破壞。具體操作如下：

將溶度為10mg/l的羅丹明b水溶液50ml放置在光催化反應(yīng)釜中，加入50mg所制備的催化劑，在常溫下攪拌1hr讓其充分吸附，然后取出降解前的水溶液0.05ml，離心分離，取上層溶液進(jìn)行紫外測(cè)試；然后打開(kāi)470氙燈(newport)用以模擬太陽(yáng)光，2hr后將降解的水溶液取出0.05ml，離心分離，取上層溶液進(jìn)行紫外測(cè)試，以比較降解效果。

圖6為所制備納米層狀cdv2o6-cds催化劑的降解染料(羅丹明b)的紫外圖譜。圖6中a表示羅丹明b未降解之前的紫外吸收光譜，b表示加入cdv2o6-cds復(fù)合催化劑降解之后兩小時(shí)的紫外吸收光譜，對(duì)比之后可以明顯發(fā)現(xiàn)，降解之后，羅丹明b的紫外吸收光譜的強(qiáng)度明顯減弱，如光譜中波長(zhǎng)處于500～600之間的特征峰，其縱坐標(biāo)強(qiáng)度由1.7將至0.9左右，表明復(fù)合催化劑的加入，有效地降解了羅丹明b。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。