复合光催化剂的制备方法及其应用技术

本申请公开一种复合光催化剂的制备方法及其应用，制备方法包括：在温度40℃～70℃下，取0.2g～1.2g左旋色氨酸和适量溶剂于烧杯中，搅拌得到溶液A；向溶液A加入0.1g～0.22g五水四氯化锡和0.1g～0.26g二水乙酸锌，搅拌得到溶液B；向B溶液加入质量百分比2.5wt％～12.5wt％硝酸铋，搅拌30min～35min得到溶液C；将1.45M～2.0M氢氧化钠溶液逐滴加入溶液C搅拌10min～15min得到溶液D；将溶液D在180℃～200℃温度下，水热反应12h～24h；水热反应结束后，自然冷却至室温，将反应产物用洗涤剂洗涤至少3次，洗涤之后在60℃～70℃下，干燥12h～24h后，研磨成粉末，得到铋单质修饰的锡酸锌复合光催化剂。采用前述方案，铋可拓宽光吸收至可见光区域以提高光的利用，还弥补了锡酸锌光生载流子复合率高的缺点。

【技术实现步骤摘要】
复合光催化剂的制备方法及其应用
本申请涉及新型光催化材料
，尤其涉及以一种复合光催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
氮氧化物(NOx)作为一种典型的气体污染物，主要来源于化工生产，汽车尾气等。随着社会的发展，环境中NOx的排放量日益增多，因此，必须要妥善处理，减少对环境的污染。目前，NOx的处理手段主要有燃烧法、干法工艺、湿法处理等，但这些方法普遍存在着能耗高、二次污染的问题，而且对于低浓度的氮氧化物的治理效果不明显。为解决上述问题，目前，光催化技术被视为解决全球能源和环境危机的理想途径之一。光催化技术主要采用光能作为驱动力，不仅可以有效的将一些低浓度的NOx氧化去除，而且具有成本较低、装置简单、易于操作等优点。光催化技术中起关键作用的是光催化剂。Zn2SnO4(ZSO)是一种具有良好物理化学稳定性的三元复合氧化物，在光催化氧化降解有机物、太阳能电池及光催化还原CO2、光催化析氢等都具有广阔的应用前景，因此，ZSO可以作为光催化剂来降解氮氧化物。然而，ZSO的禁带宽度较大(为3.6eV)，使得其只能利用太阳光谱中含量较少波段的紫外光，同时ZSO光生电荷载流子极易复合，极大限制了ZSO在光催化领域的应用。
技术实现思路
本申请提供了一种复合光催化剂的制备方法及其应用，以解决现有技术中，由于ZSO的禁带宽度较大(为3.6eV)，使得其只能利用太阳光谱中含量较少波段的紫外光，同时ZSO光生电荷载流子极易复合，极大限制了ZSO在光催化领域的应用的问题。第一方面，本申请实施例提供一种复合光催化剂的制备方法，包括：在温度40℃～70℃下，取0.2g～1.2g左旋色氨酸和适量溶剂于烧杯中，搅拌溶解得到溶液A；在溶液A中加入0.1g～0.22g五水四氯化锡和0.1g～0.26g二水乙酸锌搅拌，得到溶液B；向B溶液中加入质量百分比2.5wt％～12.5wt％的硝酸铋，搅拌30min～35min得到溶液C；将1.45M～2.0M氢氧化钠溶液逐滴加入溶液C中搅拌10min～15min得到溶液D；将溶液D在180℃～200℃温度下，进行水热反应12h～24h；水热反应结束后，自然冷却至室温，得到反应产物，将反应产物用洗涤剂洗涤至少3次，洗涤之后在60℃～70℃下，干燥12h～24h后，将其研磨成粉末，得到铋单质修饰的锡酸锌复合光催化剂。结合第一方面，在一种实现方式中，所述五水四氯化锡、二水乙酸锌及氢氧化钠的质量百分比为1：1.8～2.2：11～12。结合第一方面，在一种实现方式中，在水浴温度60℃下，取0.4g左旋色氨酸和25mL去离子水于烧杯中，搅拌溶解得到溶液A。结合第一方面，在一种实现方式中，在A溶液中加入0.22g五水四氯化锡和0.26g二水乙酸锌搅拌，得到溶液B。结合第一方面，在一种实现方式中，向B溶液中加入质量百分比7.5wt％的硝酸铋，搅拌30min得到溶液C。结合第一方面，在一种实现方式中，将溶液D倒入100mL水热釜中，将水热釜转移到鼓风干燥箱中，将干燥温度升到200℃，保温24h。结合第一方面，在一种实现方式中，将1.45M氢氧化钠溶液逐滴加入溶液C中搅拌10min得到溶液D。结合第一方面，在一种实现方式中，洗涤剂为去离子水和无水乙醇。第二方面，本申请实施例部分提供了一种复合光催化剂，所述复合光催化剂采用如第一方面任一项所述的制备方法制备而成。第三方面，本申请实施例部分提供了一种复合光催化剂的应用，使用第二方面的任一种所述的复合光催化剂对氮氧化物进行光催化降解。本申请实施例公开一种复合光催化剂的制备方法及其应用，所述制备方法包括：在温度40℃～70℃下，取0.2g～1.2g左旋色氨酸和适量溶剂于烧杯中，搅拌溶解得到溶液A；在溶液A中加入0.1g～0.22g五水四氯化锡和0.1g～0.26g二水乙酸锌搅拌，得到溶液B；向B溶液中加入质量百分比2.5wt％～12.5wt％的硝酸铋，搅拌30min～35min得到溶液C；将1.45M～2.0M氢氧化钠溶液逐滴加入溶液C中搅拌10min～15min得到溶液D；将溶液D在180℃～200℃温度下，进行水热反应12h～24h；水热反应结束后，自然冷却至室温，得到反应产物，将反应产物用洗涤剂洗涤至少3次，洗涤之后在60℃～70℃下，干燥12h～24h后，将其研磨成粉末，得到铋单质修饰的锡酸锌复合光催化剂。采用前述的制备方法，通过在ZSO中引入铋单质(Bi)，Bi可有效弥补ZSO电子转移效率低导致的高光生载流子复合率的缺点；再者，还可拓宽光吸收至可见光区域以此提高光的利用率；由于Bi在ZSO的表面形成纳米颗粒，有效促进该复合光催化剂导带上光生电子的转移，促进光生载流子的分离，进而增强其可见光催化净化NOx活性。因此，可大幅提升光催化氧化NOx性能并呈现优异的循环稳定性。另外，本申请还具备以下有益效果：本方法工艺简单、易于操作、耗时短、能耗低，因而更具有工程实际应用前景。用该方法制备得到的Bi/Zn2SnO4(BZSO)复合催化剂表现出优异的可见光光催化氧化NOx的性能，有望对宽带隙半导体材料的改性策略提供新的见解。BZSO复合催化剂在可见光催化氧化NOx过程中会极大抑制有毒副产物NO2的产生，且具有很好的光催化稳定性，为实现高效可持续的工业化应用提供切实有效的技术。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的一种复合光催化剂的制备方法的流程示意图；图2为本申请实施例1-5以及对比例1和2所得产物的XRD图；图3为实施例3以及对比例1所得产物的微观结构图；图4为本申请实施例1-5以及对比例1和2所得产物的UV-VisDRS图；图5为本申请实施例1-5以及对比例1和2所得产物的PL图；图6为本申请实施例3以及对比例1所得产物的XPS中的Survey图；图7为本申请实施例3以及对比例1所得产物的XPS的Zn2p(a)、Sn3d(b)、Bi4f(c)、O1s(d)高分辨图；图8为本申请实施例3以及对比例1所得产物的的吸附阶段和反应阶段的原位红外光谱图；图9为本申请实施例3以及对比例1和2所得产物相对应的光电流谱图；图10为本申请实施例3以及对比例1和2所得产物相对应的电化学阻抗谱图；图11为本申请实施例1-5以及对比例1和2所得产物在可见光下对NOx的去除率及NO2的生成率随时间变化的曲线图；图12为本申请实施例3制备的复合光催化剂在可见光下去除NOx效率的循环测试图。具体实施方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。一般认为，拓宽可见光响应范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括：/n在温度40℃～70℃下，取0.2～1.2g左旋色氨酸和适量溶剂于烧杯中，搅拌溶解得到溶液A；/n在溶液A中加入0.1g～0.22g五水四氯化锡和0.1g～0.26g二水乙酸锌搅拌，得到溶液B；/n向B溶液中加入质量百分比2.5wt％～12.5wt％的硝酸铋，搅拌30min～35min得到溶液C；/n将1.45M～2.0M氢氧化钠溶液逐滴加入溶液C中搅拌10min～15min得到溶液D；/n将溶液D在180℃～200℃温度下，进行水热反应12h～24h；/n水热反应结束后，自然冷却至室温，得到反应产物，将反应产物用洗涤剂洗涤至少3次，洗涤之后在60℃～70℃下，干燥12h～24h后，将其研磨成粉末，得到铋单质修饰的锡酸锌复合光催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
在温度40℃～70℃下，取0.2～1.2g左旋色氨酸和适量溶剂于烧杯中，搅拌溶解得到溶液A；
在溶液A中加入0.1g～0.22g五水四氯化锡和0.1g～0.26g二水乙酸锌搅拌，得到溶液B；
向B溶液中加入质量百分比2.5wt％～12.5wt％的硝酸铋，搅拌30min～35min得到溶液C；
将1.45M～2.0M氢氧化钠溶液逐滴加入溶液C中搅拌10min～15min得到溶液D；
将溶液D在180℃～200℃温度下，进行水热反应12h～24h；
水热反应结束后，自然冷却至室温，得到反应产物，将反应产物用洗涤剂洗涤至少3次，洗涤之后在60℃～70℃下，干燥12h～24h后，将其研磨成粉末，得到铋单质修饰的锡酸锌复合光催化剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述五水四氯化锡、二水乙酸锌及氢氧化钠的质量百分比为1：1.8～2.2：11～12。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在水浴温度60℃下，取0.4g左旋色氨酸和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇涵，谷苗莉，段有雨，刘莉，欧阳平，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50