ACSs/BiOCl球形吸附-光催化復(fù)合催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種活性炭球(ACSs)改性制Co304@ACSs/Bi0Cl球形吸附-光催化復(fù)合催化劑的制備方法，屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，各類有毒有害的污染物大量排入環(huán)境，造成的環(huán)境污染和資源耗竭問題日益對人身健康和生態(tài)平衡構(gòu)成嚴重威脅。光催化技術(shù)是一種以半導(dǎo)體為催化劑，吸收光產(chǎn)生的電子-空穴對誘發(fā)氧化與還原反應(yīng)，從而降解有機污染物的綠色新技術(shù)。它不僅可以直接利用太陽能徹底礦化各種難以生物降解的有機污染物，而且不產(chǎn)生二次污染，具有良好的應(yīng)用前景。目前商業(yè)的光催化劑主要集中以T12為核心材料，但T1 2光催化劑禁帶較寬(Eg=3.2 eV)，只能利用占太陽能4%的紫外光，不能利用太陽光中的可見光(占太陽能的45%)，導(dǎo)致太陽能利用效率較低，限制了基于1102等寬禁帶半導(dǎo)體光催化技術(shù)的實際應(yīng)用。因此，研究新型高效可利用太陽能的光催化劑已成為當前光催化技術(shù)的重要任務(wù)。
[0003]Co3O4作為一種半導(dǎo)體材料納米光催化材料，其帶隙值約為2.69 eV，具有良好的可見光吸收能力。結(jié)合新型光催化材料B1Cl不受合成條件的影響且具有獨特的電子結(jié)構(gòu)、良好的光催化性能和間接躍迀模式，兩者優(yōu)勢互補結(jié)合，有利于空穴-電子對的有效分離和電荷轉(zhuǎn)移，使得其在太陽能電池和污染物處理中具有更高的應(yīng)用潛力。但從現(xiàn)有研究結(jié)果來看，目前報道的相關(guān)催化劑普遍存在粉體不易回收、比表面積較小、吸附容量較低、光生電子空穴對的分離效率低等缺點，它們的光催化效率仍需進一步提高。因此，有必要在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)之上開發(fā)負載型且具有高效吸附性能兼顧催化效率更高的光催化材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種原料價廉易得、工藝簡單可控、操作條件溫和的方法對活性炭(ACSs)球改性制備Co304@ACSs/Bi0Cl球形吸附-光催化復(fù)合催化劑。
[0005]本發(fā)明提供的一種Co304@ACSs/Bi0Cl球形吸附-光催化復(fù)合催化劑的制備方法，包括以下步驟，
(1)將酚類、三聚氰胺與醛類按照摩爾比1: (0.5?3): (4?10)加入水中，Imol酚類使用100-500mL水；將相對于所述酚類化合物質(zhì)量分數(shù)分別為3%?7%的催化劑和2%?10%的對羥基苯腈加入上述溶液中，攪拌30 min后添加相對于所述酚類化合物質(zhì)量分數(shù)分別為3%?18%的分散劑和1%?7%的硝酸鈷，繼續(xù)攪拌并加熱升溫到90?100°C，然后添加相對于所述酚類化合物質(zhì)量分數(shù)3%?12%的固化劑，繼續(xù)攪拌4?8 h，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球；
所述酚類為間乙基苯酚、對異丙基苯酚、甲基萘酚的一種或多種混合物；
所述醛類為糠醛或多聚甲醛；
(2)將上述樹脂球與碳酸鉀按照摩爾比1: 5?10，在氮氣保護下由室溫升溫至850?1000°C進行活化，活化時間為1.5?6 h，自然降溫至室溫，洗滌、過濾得到Co3O4OACSs ;
(3)將質(zhì)量比為1.5?6: I的BiCljP濃度為15 %稀鹽酸混合后，所得的混合物與步驟2所得產(chǎn)物按照質(zhì)量比為2?8:1加入到100-300mL濃度為lmol/L的尿素溶液中，然后緩慢滴加氨水溶液，使PH值范圍控制在6?12，攪拌得到懸浮溶液；
(4)將步驟(3)所得的懸浮溶液轉(zhuǎn)入內(nèi)襯聚四氟乙烯的高壓反應(yīng)釜中，在120?250°C溫度下反應(yīng)15?24 h，得到沉淀，經(jīng)洗滌，烘干后得到Co304@ACSs/Bi0Cl球形吸附-光催化復(fù)合催化劑。
[0006]上述制備方法中，所述催化劑為三乙烯四胺、乙二胺或碳酸鈉。
[0007]上述制備方法中，所述分散劑為聚乙烯醇或阿拉伯膠。
[0008]上述制備方法中，所述固化劑為六次甲基四胺或聚苯胺。
[0009]上述制備方法中，步驟(I)中所述酚類化合物、三聚氰胺與所述醛類化合物摩爾比為 1: 2: 6。
[0010]上述制備方法中，步驟(4)中，所述沉淀物經(jīng)蒸餾水洗滌，至少反復(fù)洗滌5次。
[0011]上述制備方法中，步驟(4)中，所述烘干的溫度為70-100°C。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明提供的Co304@ACSs/Bi0Cl球形吸附-光催化復(fù)合催化劑的制備方法，原料價廉易得、工藝簡單可控、操作條件溫和，具體以酚類化合物、三聚氰胺與醛類化合物為主體，以對羥基苯腈和硝酸鈷為客體，依次加入三乙烯四胺、乙二胺或碳酸鈉催化劑、聚乙烯醇或阿拉伯膠分散劑和六次甲基四胺或聚苯胺固化劑，形成物經(jīng)活化，得到具有高效吸附性能的Co3O4OACSs ;最后復(fù)合B1Cl形成高吸附性能和高光催化效率兼?zhèn)涞腃o304@ACSs/Bi0Cl復(fù)合催化劑；所得催化劑對苯酚溶液的降解率達99%以上。
【附圖說明】
[0013]圖1是實施例1制備的Co304@ACSs/Bi0Cl球形吸附-光催化復(fù)合催化劑的SEM圖及其對應(yīng)的截面圖；
圖2是實施例2制備的Co304@ACSs/Bi0Cl球形吸附-光催化復(fù)合催化劑的SEM圖及其對應(yīng)的截面圖；
圖3是實施例3制備的Co304@ACSs/Bi0Cl球形吸附-光催化復(fù)合催化劑的SEM圖及其對應(yīng)的截面圖；
圖4是實施例4對苯酚溶液的降解應(yīng)用及對比例1、2對10 mo I/L苯酚溶液的降解圖。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例來進一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實施例。
[0015]實施例1:
將I mol間乙基苯酚、0.5 mo I三聚氰胺與4 mo I糠醛加入100 mL水中；將質(zhì)量分別為3.66 g的三乙烯四胺和2.44 g的對羥基苯腈加入上述溶液中，攪拌30 min后添加質(zhì)量分別為3.66 g的聚乙烯醇和1.22 g的硝酸鈷，繼續(xù)攪拌并加熱升溫到90°C，然后添加質(zhì)量為3.66 g的六次甲基四胺，繼續(xù)攪拌4 h，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球；
將I mol上述樹脂球與5 mol碳酸鉀混合，在氮氣保護下，在高溫管式爐中由室溫升溫至850°C進行活化，活化時間1.5 h，自然降溫至室溫，洗滌、過濾得到Co3O4OACSs ;
將質(zhì)量分別為1.5 g的BiCljP I g稀鹽酸混合后，然后將2 g BiClJP稀鹽酸的混合物與I g上述所得產(chǎn)物Co3O4OACSs加入到100 mL尿素溶液(lmol/L)中，緩慢滴加氨水溶液，調(diào)節(jié)PH值為6，攪拌得到懸浮溶液；然后將上述懸浮溶液轉(zhuǎn)入內(nèi)襯聚四氟乙烯的高壓反應(yīng)釜中，在120°C溫度下熱反應(yīng)15 h，得到沉淀，用蒸餾水水洗滌，至少反復(fù)5次，再在70°C烘干，得到Co304@ACSS/Bi0Cl球形吸附-光催化復(fù)合催化劑。
[0016]圖1示出了實施例1制備的Co304@ACSs/Bi0Cl球形吸附-光催化復(fù)合催化劑的SEM圖及其對應(yīng)的截面圖。
[0017]實施例2
將I mol對異丙基苯酚、2 mol三聚氰胺與6 mol多聚甲醛加入300 mL水中；將質(zhì)量分別為6.81 g的乙二胺和8.17 g的對羥基苯腈加入上述溶液中，攪拌30 min后添加質(zhì)量分別為14.29 g的阿拉伯膠和5.48 g的硝酸鈷，繼續(xù)攪拌并加熱升溫到95°C，然后添加質(zhì)量為10.21 g的聚苯胺，繼續(xù)攪拌6 h，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球；
將I mol上述樹脂球與7.5 mol碳酸鉀混合，在氮氣保護下，在高溫管式爐中由室溫升溫至900°C進行活化，活化時間3.5 h，自然降溫至室溫，洗滌、過濾得到Co3O4OACSs ;
將質(zhì)量分別為7 g的