[0044] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0045] 实施例1:
[0046] S1:准备物料:称取四水合硝酸镉、硫脲、谷胱甘肽、无水乙醇、氨水和钛酸四丁酯,称取五水合硝酸铋、硝酸银、乙二醇、磷酸氢钠、三聚氰胺、三聚硫氰酸、碳纤维和磷酸钠,备用;
[0047] S2:第一催化料的制备:取五水合硝酸铋和硝酸银,乙二醇溶解,搅拌20min,再加入磷酸氢钠,继续搅拌30min,置于油浴中保温,油浴温度为120℃,保温时间为3h,过滤,去离子水、乙醇交替洗涤2次,再置于干燥箱中干燥,干燥温度为70℃,干燥时间为9h,得到第一催化料;
[0048] S3:第二催化料的制备:
[0049] 取四水合硝酸镉、硫脲、谷胱甘肽,蒸馏水溶解,搅拌反应1h,再置于高压反应釜中,250℃下反应4h,冷却离心,去离子水洗涤,烘干,得到CdS微球;
[0050] 取钛酸四丁酯、无水乙醇,常温下搅拌混合均匀,得到溶液A;再取CdS微球,乙醇溶解,超声分散20min,再加入氨水,混合均匀得到溶液B;将溶液A、溶液B混合,置于60℃温度下恒温反应,反应时间为4h,得到第二催化料;
[0051] S4:改性碳化氮的制备:
[0052] 取三聚氰胺,蒸馏水溶解,超声分散30min,得到三聚氰胺溶液;再取三聚硫氰酸,蒸馏水溶解,超声分散30min,得到三聚硫氰酸溶液,加入制备好的三聚氰胺溶液、碳纤维,混合搅拌8h,静置,除去上清液,去离子水、乙醇交替洗涤2次,再置于干燥箱中干燥,干燥温度为60℃,干燥时间为28h,干燥后置于氮气环境中,升温至550℃,升温速率为2℃/min,保温5h,得到改性碳化氮;
[0053] S5:取改性碳化氮,蒸馏水溶解,超声分散20min,得到改性碳化氮溶液;取第一催化料、第二催化料,蒸馏水溶解后缓慢加入改性碳化氮溶液,避光搅拌10h,再加入磷酸钠溶液,混合搅拌5h,洗涤干燥,得到所述光催化材料。
[0054] 本实施例中,所述复合光催化材料各组分原料包括:以重量计,改性碳化氮10份、第一催化料10份、第二催化料10份、碳纤维3份、磷酸钠10份。
[0055] 其中所述第一催化料各组分原料包括:以重量计,五水合硝酸铋8份、硝酸银5份、乙二醇10份、磷酸氢钠3份;所述第二催化料各组分原料包括:以重量计,钛酸四丁酯6份、CdS微球2份、无水乙醇10份、氨水3份。
[0056] 实施例2:
[0057] S1:准备物料:称取四水合硝酸镉、硫脲、谷胱甘肽、无水乙醇、氨水和钛酸四丁酯,称取五水合硝酸铋、硝酸银、乙二醇、磷酸氢钠、三聚氰胺、三聚硫氰酸、碳纤维和磷酸钠,备用;
[0058] S2:第一催化料的制备:取五水合硝酸铋和硝酸银,乙二醇溶解,搅拌25min,再加入磷酸氢钠,继续搅拌35min,置于油浴中保温,油浴温度为125℃,保温时间为2.5h,过滤,去离子水、乙醇交替洗涤2次,再置于干燥箱中干燥,干燥温度为75℃,干燥时间为8.5h,得到第一催化料;
[0059] S3:第二催化料的制备:
[0060] 取四水合硝酸镉、硫脲、谷胱甘肽,蒸馏水溶解,搅拌反应1.5h,再置于高压反应釜中,255℃下反应3.5h,冷却离心,去离子水洗涤,烘干,得到CdS微球;
[0061] 取钛酸四丁酯、无水乙醇,常温下搅拌混合均匀,得到溶液A;再取CdS微球,乙醇溶解,超声分散25min,再加入氨水,混合均匀得到溶液B;将溶液A、溶液B混合,置于65℃温度下恒温反应,反应时间为3.5h,得到第二催化料;
[0062] S4:改性碳化氮的制备:
[0063] 取三聚氰胺,蒸馏水溶解,超声分散35min,得到三聚氰胺溶液;再取三聚硫氰酸,蒸馏水溶解,超声分散35min,得到三聚硫氰酸溶液,加入制备好的三聚氰胺溶液、碳纤维,混合搅拌8.5h,静置,除去上清液,去离子水、乙醇交替洗涤2次,再置于干燥箱中干燥,干燥温度为65℃,干燥时间为26h,干燥后置于氮气环境中,升温至555℃,升温速率为2.5℃/min,保温4.5h,得到改性碳化氮;
[0064] S5:取改性碳化氮,蒸馏水溶解,超声分散25min,得到改性碳化氮溶液;取第一催化料、第二催化料,蒸馏水溶解后缓慢加入改性碳化氮溶液,避光搅拌11h,再加入磷酸钠溶液,混合搅拌5.5h,洗涤干燥,得到所述光催化材料。
[0065] 本实施例中,所述复合光催化材料各组分原料包括:以重量计,改性碳化氮15份、第一催化料12份、第二催化料12份、碳纤维5份、磷酸钠14份。
[0066] 其中所述第一催化料各组分原料包括:以重量计,五水合硝酸铋13份、硝酸银8份、乙二醇15份、磷酸氢钠5份;所述第二催化料各组分原料包括:以重量计,钛酸四丁酯8份、CdS微球6份、无水乙醇15份、氨水4份。
[0067] 实施例3:
[0068] S1:准备物料:称取四水合硝酸镉、硫脲、谷胱甘肽、无水乙醇、氨水和钛酸四丁酯,称取五水合硝酸铋、硝酸银、乙二醇、磷酸氢钠、三聚氰胺、三聚硫氰酸、碳纤维和磷酸钠,备用;
[0069] S2:第一催化料的制备:取五水合硝酸铋和硝酸银,乙二醇溶解,搅拌30min,再加入磷酸氢钠,继续搅拌40min,置于油浴中保温,油浴温度为130℃,保温时间为2h,过滤,去离子水、乙醇交替洗涤3次,再置于干燥箱中干燥,干燥温度为80℃,干燥时间为8h,得到第一催化料;
[0070] S3:第二催化料的制备:
[0071] 取四水合硝酸镉、硫脲、谷胱甘肽,蒸馏水溶解,搅拌反应2h,再置于高压反应釜中,260℃下反应3h,冷却离心,去离子水洗涤,烘干,得到CdS微球;
[0072] 取钛酸四丁酯、无水乙醇,常温下搅拌混合均匀,得到溶液A;再取CdS微球,乙醇溶解,超声分散30min,再加入氨水,混合均匀得到溶液B;将溶液A、溶液B混合,置于70℃温度下恒温反应,反应时间为3h,得到第二催化料;
[0073] S4:改性碳化氮的制备:
[0074] 取三聚氰胺,蒸馏水溶解,超声分散40min,得到三聚氰胺溶液;再取三聚硫氰酸,蒸馏水溶解,超声分散40min,得到三聚硫氰酸溶液,加入制备好的三聚氰胺溶液、碳纤维,混合搅拌9h,静置,除去上清液,去离子水、乙醇交替洗涤3次,再置于干燥箱中干燥,干燥温度为70℃,干燥时间为24h,干燥后置于氮气环境中,升温至560℃,升温速率为3℃/min,保温4h,得到改性碳化氮;
[0075] S5:取改性碳化氮,蒸馏水溶解,超声分散30min,得到改性碳化氮溶液;取第一催化料、第二催化料,蒸馏水溶解后缓慢加入改性碳化氮溶液,避光搅拌12h,再加入磷酸钠溶液,混合搅拌6h,洗涤干燥,得到所述光催化材料。
[0076] 本实施例中,所述复合光催化材料各组分原料包括:以重量计,改性碳化氮25份、第一催化料15份、第二催化料15份、碳纤维7份、磷酸钠18份。
[0077] 其中所述第一催化料各组分原料包括:以重量计,五水合硝酸铋16份、硝酸银12份、乙二醇20份、磷酸氢钠8份;所述第二催化料各组分原料包括:以重量计,钛酸四丁酯13份、CdS微球10份、无水乙醇20份、氨水5份。
[0078] 实验:
[0079] 取实施例1-3制备的复合光催化材料,室温下,分别通过可见光下对罗丹明进行降解,其中以带有紫外线滤波片的300WXe灯作为光源,具体操作为:
[0080] 分别取0.10g实施例1-3制备的复合光催化材料样品,黑暗下与100ml罗丹明混合,搅拌均匀,使得复合光催化材料与罗丹明之间建立吸附-吸脱附的动态平衡。
[0081] 在光照时,每隔一定的时间间隔去除5ml的溶液,经离心去除复合光催化材料,再用UV-2102PC光度计在554nm处记录吸收峰的变化。
[0082] 结论:根据实验操作后,得到复合光催化材料降解罗丹明的紫外-可见吸收光谱图,从图中可以看出,随着光照时间的延长,在曲线上554nm处的吸收峰剧烈减少,这表明复合光催化材料对罗丹明在可见光下具有优异的光催化降解性能。
[0083] 光照实验进行60min,统计后发现,在光照60min内,复合光催化材料对罗丹明的降解率最高可达到99%,最低可达到98%,这表明复合光催化材料对罗丹明在光催化反应活性高,催化效率高。
[0084] 本发明公开了一种具有高效光催化活性的复合光催化材料及其制备方法,工艺设计合理,操作简单,通过将第一催化料、第二催化料、改性碳化氮复合制备光催化材料,有效提高了光催化材料的可见光利用率,且该光催化材料的反应活性和光催化反应效率优异,具有较高的实用性。
[0085] 对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。