本发明专利技术涉及一种用于降解多种有机染料的可见光催化剂，特别涉及一种八羧基酞菁铁敏化二氧化钛催化剂在可见光下降解有机染料方面的应用。一种八羧基酞菁铁敏化二氧化钛催化剂在可见光下降解有机染料方面的应用。本发明专利技术的催化剂的优点是：1.水溶性好；2.负载型催化剂避免了金属酞菁的团聚；3.将紫外光催化扩展到可见光催化；4.可同时降解废水中的五种染料。在可见光条件下通过对亚甲基蓝、罗丹明B、中性红、酸性红、孔雀石绿进行降解测试，可以得出，八羧基酞菁铁成功的将二氧化钛的吸收光范围从紫外光区拓展到了可见光区，提高了对光的利用率，进而增强了对有机染料废水的降解效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于降解多种有机染料的可见光催化剂，特别涉及一种八羧基酞菁铁敏化二氧化钛催化剂在可见光下降解有机染料方面的应用。
技术介绍
光催化降解环境污染物具有反应条件温和、无毒无害、不产生二次污染和处理费用低廉等优点，能降解绝大多数有毒有害化学物质，是很有前途的环保方法。至今，已发现有3000多种化合物在紫外线照射下可通过TiO2等光催化材料迅速分解，并且反应条件温和，操作便利，不产生二次污染，特别是当水中污染物浓度较低或用其他方法难以处理时，这种方法的优势更为明显。TiO2的光催化活性可以通过对TiO2进行修饰而得到提高，因此改性后的TiO2对污染物的降解能力会明显提高。对TiO2改性从而提高光催化活性和污染物降解能力是当今研究的热点。有机染料是纺织等工业生产过程产生的废水中释放出的主要的污染物。由于染料潜在的毒性，对有机染料的去除和降解成为大家感兴趣的研究课题。研究开发了很多种解决办法，在这些方法中TiO2等多种光催化剂的利用似乎是最有希望的技术。有研究认为，在光照条件下TiO2表面具有超亲水性，TiO2表面的超亲水性起因于其表面结构的变化。在紫外光照射下，TiO2价带电子被激发到导带，电子和空穴向TiO2表面迁移，在表面生产电子-空穴对，电子与Ti4+反应，空穴则与表面桥氧离子反应，分别形成正三价的钛离子和氧空位。此时，空气中的水解离吸附在氧空位中，成为化学吸附水(表面羟基)，化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层。TiO2颗粒在液体介质中因表面带有电荷就会吸附相反的电荷而形成扩散双电层，使颗粒有效直径增加，当颗粒彼此接近时，因各具同性电荷而相斥，有利于分散体系的稳定。选择八羧基酞菁铁为增感敏化剂，能有效和亲水性的锐钛矿TiO2相结合，增强它们之间的相互作用力。为复合催化剂的稳定性打下了基础。同时由于酞菁能吸收可见光的特点，此光催化剂克服了单独的TiO2只能吸收紫外光的缺点，增大了对光的利用范围，为光降解染料废水提供了理论可能性的依据。
技术实现思路
本专利技术提供一种八羧基酞菁铁敏化二氧化钛催化剂在可见光下降解有机染料方面的应用。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种八羧基酞菁铁敏化二氧化钛催化剂在可见光下降解有机染料方面的应用。本专利技术的催化剂的优点是：1.水溶性好；2.负载型催化剂避免了金属酞菁的团聚；3.将紫外光催化扩展到可见光催化；4.可同时降解废水中的五种染料。作为优选，该催化剂中二氧化钛的粒径为50-80nm。作为优选，所述的应用主要指降解染料废水中的有机染料。作为优选，所述的有机染料包括罗丹明B(RB)、亚甲基蓝(MB)、中性红(NR)、酸性红(AR)和孔雀石绿(MG)中的一种或几种。作为优选，八羧基酞菁铁敏化二氧化钛催化剂的用量为0.2-2g/L。本专利技术通过浸渍法将FePc(COOH)8敏化TiO2后制备出FePc(COOH)8/TiO2光催化剂，对催化剂进行FI-IR、UV、XRD、BET、DRS、PL、XPS、SEM等一系列的定性分析和机理探讨。最后本专利技术以亚甲基蓝、罗丹明B、中性红、酸性红、孔雀石绿为研究底物，进行模拟染料废水的研究。经研究发现本专利技术的八羧基酞菁铁敏化二氧化钛催化剂具有以下优点：(1)紫外和红外表征方法表明八羧基酞菁铁表面上的-COOH和二氧化钛表面上的-OH相结合，使酞菁铁不易从二氧化钛表面上脱落，增加了催化剂的稳定性。(2)扫描电子显微镜测试结果表明，从二氧化钛的表面形貌分析，二氧化钛表面粗糙，比表面积大，能提供和羧基酞菁铁相结合的活性位点较多，从而加强四羧基铁酞菁在二氧化钛表面上结合能力。(3)采用不同浓度的酞菁制备了不同二氧化钛表面酞菁负载量的催化剂，进行光催化剂性能测试，探索出最佳的酞菁浓度来制备光催化剂。(3)在可见光条件下通过对亚甲基蓝、罗丹明B、中性红、酸性红、孔雀石绿进行降解测试，可以得出，八羧基酞菁铁成功的将二氧化钛的吸收光范围从紫外光区拓展到了可见光区，提高了对光的利用率，进而增强了对有机染料废水的降解效果。(4)通过催化剂的循环利用实验，结果表明经过5次循环利用之后，光催化降解率仍然优良，催化剂仍保持较好的光催化活性。酞菁和二氧化钛之间相互作用力较强，不易脱落。附图说明图1是八羧基酞菁铁在DMSO溶液中的UV-Vis光谱图；图2是TiO2、FePc(COOH)8、FePc(COOH)8/TiO2的红外光谱对比图；图3是材料的XRD谱图；图4是材料催化剂N2吸附-脱附曲线图和粒径分布图；图5是八羧基酞菁铁敏化二氧化钛前后(上图为敏化前，下图为敏化后)TiO2纳米颗粒的SEM图；图6是TiO2、FePc(COOH)8、FePc(COOH)8/TiO2的荧光光谱图；图7是TiO2、FePc(COOH)8、FePc(COOH)8/TiO2的DRS图；图8是XPS光谱图，其中，(A)TiO2和FePc(COOH)8/TiO2的XPS全光谱；(B)TiO2和FePc(COOH)8/TiO2中Ti2p的XPS光谱；(C)FePc(COOH)8中O1s的XPS光谱；(D)FePc(COOH)8/TiO2中O1s的XPS光谱；(E)FePc(COOH)8中N1s的XPS光谱；(F)FePc(COOH)8/TiO2中N1s的XPS光谱；图9是光催化降解反应装置图，其中a:氧气，b:水循环，c:搅拌器，d:升降台，e:氙灯光源；图10是TiO2、FePc(COOH)8、FePc(COOH)8/TiO2对RB(6.5mg/L)的光催化效果对比图；图11是不同粒径FePc(COOH)8/TiO2催化剂在相同条件下对RB的降解趋势图(催化剂：0.05g，RB浓度：6.5mg/L，体积100mL)；图12是不同粒径TiO2催化剂在相同条件下对RB的降解速率分布图；图13是TiO2、FePc(COOH)8、FePc(COOH)8/TiO2对MB(20mg/L)的光催化效果对比图；图14是FePc(COOH)8/TiO2对MB的光催化降解反应速率图；图15是不同粒径FePc(COOH)8/TiO2催化剂在相同条件下对MB的降解趋势图；图16是不同粒径TiO2催化剂在相同条件下对MB的降解速率分布图；图17是FePc(COOH)8/TiO2光催化剂对不同有机染料的光降解作用(初始浓度为RBC0＝6.5mg/L,MBC0＝20mg/L,NRC0＝17mg/L,ARC0＝30mg/L,MG本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种八羧基酞菁铁敏化二氧化钛催化剂在可见光下降解有机染料方面的应用。
【技术特征摘要】
1.一种八羧基酞菁铁敏化二氧化钛催化剂在可见光下降解有机染料方面的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：该催化剂中二氧化钛的粒径为50-80nm。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的应用主要指降解染料废水中的有机
染料。
4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵彦英，尤会敏，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。