鈷鎳水滑石表面負(fù)載溴氧化鉍納米材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種鈷鎳水滑石表面負(fù)載溴氧化鉍(Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs)納米材料的制備方法及其光催化降解不同離子類型的染料和有機(jī)廢水的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]1972年Fujishima和Honda在Nature雜志上發(fā)表了關(guān)于Ti(V)iE電極上光分解水的論文，標(biāo)志著光催化新時(shí)代的開始。但光催化日益發(fā)展的同時(shí)，也面臨著半導(dǎo)體光生載流子易復(fù)合以及半導(dǎo)體禁帶寬等問題。
[0003]鹵氧化鉍是一新型材料，并具有出色的光催化性能，其中有研究指出B1Br在鹵氧化祕系列中具有較好的催化性能[Yanhui Ao, Hong Tang, Peifang Wang, Chao Wang ,Jun Hou, Jin Qian, Synthesis, characterizat1n and photocatalytic activity ofB1Br - AC composite photocatalyst, Composites: Part B.2014, 59: 96 - 100]。其特殊的層狀結(jié)構(gòu)，適合的禁帶寬度(2.9 eV)，能夠?qū)崿F(xiàn)電子空穴有效分離，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能。
[0004]層狀雙金屬氫氧化物(layered double hydroxides，LDHs)，簡稱水滑石或類水滑石，其結(jié)構(gòu)通式為:[M1 χ2+Μχ3+(0Η)2]χ+(Αχ/； ).mH20o其層間陰離子的可交換性、板層陽離子的可搭配性、層間距的可調(diào)變性及結(jié)構(gòu)的重組能力，使其在催化、光電、藥物化學(xué)等方面都展示了廣泛的應(yīng)用前景。
[0005]因此利用B1Br片層與LDHs復(fù)合，形成異質(zhì)結(jié)，不僅可以有效轉(zhuǎn)移電子空穴，而且可以使B1Br片高度分散在LDHs表面，減少半導(dǎo)體團(tuán)聚。迄今為止，關(guān)于B1Br納米片層與Co-Ni LDHs半導(dǎo)體復(fù)合的專利尚未見相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服半導(dǎo)體納米材料光生載流子易復(fù)合以及制備出的半導(dǎo)體納米材料易團(tuán)聚，而提出了一種簡單的離子交換方法制備Bi0Br/Co-Ni_N03 LDHs納米材料，并在紫外光下對(duì)MO、RhB染料和苯酚廢水有很好的降解作用，制備方法簡單易實(shí)現(xiàn)且有很好的重復(fù)性。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:鈷鎳水滑石表面負(fù)載溴氧化鉍(Bi0Br/Co-N1-N03LDHs)納米光催化材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)室溫下，將摩爾比為2:1:18的氯化鈷、氯化鎳和六亞甲基四胺依次加入超純水中，充分溶解后裝入水熱反應(yīng)釜中，在95°C反應(yīng)5 h，冷卻后將產(chǎn)物過濾分離，并用去離子水和乙醇清洗干凈，最后在室溫干燥得鈷鎳氫氧化物；
(2)在室溫下，稱取0.372 g的鈷鎳氫氧化物加入裝有200 mL乙腈和13.34 mmol溴水的茄型瓶中，先加溴水，通入氮?dú)?5 min，然后將瓶口包扎嚴(yán)實(shí)使其不要漏氣，并持續(xù)攪拌24 h，然后將產(chǎn)物離心分離，并用大量乙醇清洗干凈，最后在室溫干燥得Co-N1-Br LDH ；
(3)將摩爾比1:3硝酸鉍和甘露醇溶解在60 mL超純水中混合均勻形成A，將0.15 g的Co-N1-Br LDH加入30 mL超純水中超聲15 min形成B，然后在攪拌情況下將A緩慢加入B，然后放入40°C油浴鍋中繼續(xù)攪拌I h，將產(chǎn)物離心分離并用乙醇和去離子水清洗數(shù)次，最后在 60°C干燥得 Bi0Br/Co-Ni_N03 LDHs。
[0008]Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs納米光催化材料的應(yīng)用，其光催化應(yīng)用于甲基橙(MO)、羅丹明B (RhB)、苯酚溶液在紫外光下的降解和去除。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):1)采用了簡單的離子交換方法合成，實(shí)驗(yàn)過程簡單易操作，其光催化性能，是以降解甲基橙(MO)、羅丹明B (RhB)染料和苯酚有機(jī)廢水進(jìn)行評(píng)價(jià)，且催化重復(fù)性尚°
[0010]2)在光催化實(shí)際應(yīng)用中有很好的前景發(fā)展。
【附圖說明】
[0011]圖1為實(shí)施例3制備的Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs納米材料的XRD譜圖；
圖 2 為實(shí)施例 2、3、4 產(chǎn)物 Co-N1-Br LDH、Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs 和 B1Br 的紫外-可見光漫反射光譜圖；
圖3為實(shí)施例3制備的Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs納米材料在低倍鏡下掃描電鏡圖；
圖4為實(shí)施例3制備的Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs納米材料在高倍鏡下掃描電鏡圖；
圖5為實(shí)施例5中MO染料在不同時(shí)間段下被Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs納米材料吸附后的吸光度曲線示意圖；
圖6為實(shí)施例6中MO染料在不同時(shí)間的紫外光照射下被Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs納米材料、Co-N1-Br LDH和B1Br降解后的濃度變化，以及MO染料自身在不同時(shí)間的紫外光照射后濃度變化情況示意圖；
圖7為實(shí)施例7中RhB染料在不同時(shí)間段下被Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs納米材料吸附后的吸光度曲線示意圖；
圖8為實(shí)施例8中RhB染料在不同時(shí)間的紫外光照射下被Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs納米材料、Co-N1-Br LDH和B1Br降解后濃度變化，以及RhB染料自身在不同時(shí)間的紫外光照射后濃度變化情況示意圖；
圖9為實(shí)施例9中苯酚溶液在不同時(shí)間段下被Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs納米材料吸附后的吸光度曲線示意圖；
圖10為實(shí)施例10中苯酚溶液在不同時(shí)間的紫外光照射下被Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs納米材料、Co-N1-Br LDH和B1Br降解后濃度變化，以及苯酚溶液自身在不同時(shí)間的紫外光照射后濃度變化情況示意圖；
圖11為實(shí)施例11中Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs納米光催化劑的重復(fù)利用率示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]鈷鎳水滑石表面負(fù)載溴氧化鉍(Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs)納米光催化材料的制備方法，包括如下步驟:
(I)室溫下，將摩爾比為2:1:18的氯化鈷、氯化鎳和六亞甲基四胺依次加入超純水中，充分溶解后裝入水熱反應(yīng)釜中，在95°C反應(yīng)5 h，冷卻后將產(chǎn)物過濾分離，并用去離子水和乙醇清洗干凈，最后在室溫干燥得鈷鎳氫氧化物； (2)在室溫下，稱取0.372 g的鈷鎳氫氧化物加入裝有200 mL乙腈和13.34 mmol溴水的茄型瓶中，先加溴水，通入氮?dú)?5 min，然后將瓶口包扎嚴(yán)實(shí)使其不要漏氣，并持續(xù)攪拌24 h，然后將產(chǎn)物離心分離，并用大量乙醇清洗干凈，最后在室溫干燥得Co-N1-Br LDH ；
(3)將摩爾比1:3硝酸鉍和甘露醇溶解在60 mL超純水中混合均勻形成A，將0.15 g的Co-N1-Br LDH加入30 mL超純水中超聲15 min形成B，然后在攪拌情況下將A緩慢加入B，然后放入40°C油浴鍋中繼續(xù)攪拌I h，將產(chǎn)物離心分離并用乙醇和去離子水清洗數(shù)次，最后在 60°C干燥得 Bi0Br/Co-Ni_N03 LDHs。
[0013]Bi0Br/Co-N1-N03 LDHs納米光催化材料的應(yīng)用，其光催化應(yīng)用于甲基橙(MO)、羅丹明B (RhB)、苯酚溶液在紫外光下的降解和去除。
[0014]為了使本發(fā)明的技術(shù)方法更加清楚明白，下面將用實(shí)施例具體給予說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不只局限與所列舉的實(shí)施方式的范圍。
[0015]實(shí)施例1
室溫下，稱取0.9517 g六水氯化鈷、0.4754 g六水氯化鎳、5.0468 g六亞甲基四胺依次加入400 mL的超純水中，攪拌至完全溶解。將其平分5份裝入100 mL的水熱反應(yīng)釜中，在95 °C烘箱里反應(yīng)5 ho冷卻后將產(chǎn)物過濾并用去離子水和乙醇各清洗3遍，室溫下干燥得Co-Ni氫氧化物。
[0016]實(shí)施例2
室溫下，量取0.69 mL的溴水溶解在茄型瓶中，并依次加入200 mL乙腈、0.372 g的Co-Ni氫氧化物樣品，瓶口用保鮮膜包緊。然后通入隊(duì)15 min，并持續(xù)攪拌24 h。產(chǎn)物離心分離并用大量乙醇清洗干凈，在室溫下干燥，得Co-N1-Br LDH0
[0017]實(shí)施例3
稱取0.9710 g硝酸鉍和1.0931 g甘露醇溶解在60 mL的超純水中。另外，稱取0.15g Co-N1-Br LDH加入30 mL超純水中超聲15min，然后在快速攪拌情況下將硝酸鉍和甘露醇混合溶液緩慢加入Co-N1-Br LDH懸浮溶液中，然后放入40 °C油浴鍋中繼續(xù)攪拌I h，將產(chǎn)物離心分離并用大量的去離子水和乙醇清洗干凈，最后在60°C干燥，得Bi0Br/Co-N1-N03LDHs0
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