一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法和应用，它涉及一种光催化剂的制备方法和应用。本发明专利技术的目的是要解决现有钒酸铋光催化降解磺胺甲恶唑的效率低和二氧化钛对太阳光的利用效率低的问题。发明专利技术：一、制备NaVO<subgt;3</subgt;和CTAB的混合溶液；二、制备硝酸铋溶液；三、调节pH值为6.0；四、水热反应；五、洗涤、干燥。一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂用于降解抗生素。本发明专利技术制备的具有氧空位的钒酸铋光催化剂，由水热法合成，通过有效调控催化剂的制备条件，获得具有合适浓度氧空位的形貌可控的长棒状钒酸铋光催化剂，催化剂绿色环保，可见光的响应好，太阳光利用率高；对SMX的高降解率，在120min内，最佳降解率可达93％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光催化剂的制备方法和应用。
技术介绍
1、世界不同地域的地表水、地下水、生活污水和饮用水中，均检测出抗生素的存在。抗生素污染已成为全人类正面临的水污染难题之一，如何有效处理抗生素废水受到了国内外专家学者的广泛关注。
2、磺胺甲恶唑(smx)是目前世界上应用最广泛的磺胺类抗生素之一，广泛应用于细菌感染的治疗。由于smx的大量使用使得其在环境中的残留问题日渐严重，不仅在环境中的检出率和浓度位居前列，累积量也越来越多。据报道，smx在河流以及地表水中的残留量较高，并会长期存在于水环境中，对水生生物有严重的危害，甚至在饮用水源中也检测到了磺胺甲恶唑的残留，极大增加了环境中耐药菌及抗性基因扩散风险。根据世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单，smx名列3类致癌物清单中。水环境中smx的残留成为人类及其他动植物健康的一大隐患，因此，对于磺胺甲恶唑的去除成为人们关注的焦点问题。
3、目前，在光催化氧化降解抗生素的领域里，二氧化钛(tio2)已经被很好地应用于处理各类有机污染物，但是tio2的宽禁带(3.2ev)使其只能在紫外线(约占太阳光的5％)照射下被激活，从而限制了其太阳光利用效率。单斜钒酸铋(m-bivo4)基光催化剂是一种可见光响应半导体，其在可见光范围内具有低毒性和良好的稳定性，在环境修复领域它的潜能有待被挖掘。然而，由于m-bivo4电子-空穴对具有高重组、低电荷输运的特点，会降低其光催化性能。为此，提高m-bivo4的光生电荷分离效率和光催化降解性能是研究的方向和目标。
r/>技术实现思路
1、本专利技术的目的是要解决现有钒酸铋光催化降解磺胺甲恶唑的效率低和二氧化钛对太阳光的利用效率低的问题，而提供一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法和应用。
2、一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
3、一、制备navo3和ctab的混合溶液：
4、将偏钒酸钠和十六烷基三甲基溴化铵加入到水中，加热搅拌一段时间，得到navo3和ctab的混合溶液；
5、二、制备硝酸铋溶液：
6、将bi(no3)3·5h2o加入到硝酸中，搅拌一段时间，得到硝酸铋溶液；
7、三、将硝酸铋溶液加入到navo3和ctab的混合溶液中，搅拌一段时间，再使用氢氧化钠溶液调节ph值至6.0，得到ph值为6.0的混合溶液；
8、四、水热反应：
9、将ph值为6.0的混合溶液置于不锈钢反应釜中，再放置于烘箱中进行水热反应，得到反应产物；
10、五、洗涤、干燥：
11、对反应产物进行离心洗涤数次，再置于真空干燥箱进行干燥，得到具有氧空位的钒酸铋光催化剂。
12、一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂用于降解抗生素。
13、本专利技术成功制备了具有氧空位的高光生电荷分离效率、高降解性能的m-bivo4光催化剂，它能高效的将smx降解矿化；该光催化剂可以通过简单的水热法制备而成，通过控制添加的十六烷基三甲基溴化铵(ctab)的浓度可以控制催化剂的氧空位浓度以及微观形貌，进而对降解smx的效果进行优化；通过计算，该催化剂实现了高smx降解率(93％)；该方法简单、耗时短、产量大、可重复性高，适合批量化生产，对于推进光催化降解抗生素的实际应用研究具有重要意义。
14、与现有的技术相比，本专利技术的优势在于：
15、(1)、本专利技术制备的具有氧空位的钒酸铋光催化剂，由水热法合成，通过有效调控催化剂的制备条件，获得具有合适浓度氧空位的形貌可控的长棒状钒酸铋光催化剂，催化剂绿色环保，可见光的响应好，太阳光利用率高；
16、(2)、本专利技术制备的具有氧空位的钒酸铋光催化剂可以实现对smx的高降解率，在120min内，最佳降解率可达93％；
17、(3)、本专利技术制备方法简单，过程可控，成本低廉，易于批量化生产。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于所述制备方法具体是按以下步骤完成的：
2.根据权利要求1所述的一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的偏钒酸钠与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为(1mmol～1.5mmol):(0.2mmol～1mmol)；步骤一中所述的偏钒酸钠的物质的量与水的体积比为(1mmol～1.5mmol):(30mL～50mL)；步骤一中所述的加热搅拌的温度为40℃～50℃，加热搅拌的时间为20min～40min。
3.根据权利要求1所述的一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于步骤二中所述的硝酸的浓度为17mmol/L～18mmol/L；步骤二中所述的搅拌的时间为20min～40min；步骤二中所述的硝酸铋溶液的浓度为1mmol～1.5mmol。
4.根据权利要求1所述的一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于步骤三中所述的氢氧化钠溶液的浓度为10mol/L；步骤三中所述的硝酸铋与NaVO3和CTAB的混合溶液中十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1mmol:(0.2mmol～1mmol)；步骤三中所述的搅拌的时间为20min～40min。
5.根据权利要求1所述的一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于步骤四中所述的水热反应的温度为105℃，水热反应的时间为20h～24h。
6.根据权利要求1所述的一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于步骤五中每次离心洗涤的转速为100rpm，时间为10min～15min；步骤五中首先使用无水乙醇对反应产物进行离心洗涤3次～5次，再使用去离子水离心洗涤3次～5次；步骤五中所述的真空干燥的温度为60℃～70℃，真空干燥的时间为10h～12h。
7.如权利要求1所述的制备方法制备的一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的应用，其特征在于一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂用于降解抗生素。
8.根据权利要求7所述的一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的应用，其特征在于所述的抗生素为磺胺甲恶唑。
9.根据权利要求7所述的一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的应用，其特征在于一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂用于降解抗生素的方法，是按以下步骤完成的：
10.根据权利要求9所述的一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的应用，其特征在于步骤一中所述的具有氧空位的钒酸铋光催化剂的质量与抗生素溶液的体积比为5mg:100mL；步骤一中所述的避光搅拌的时间为0.5h～1h；步骤一中所述的抗生素溶液的浓度为5mg/L；步骤二中所述的降解的时间为100min～120min。
...
【技术特征摘要】
1.一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于所述制备方法具体是按以下步骤完成的：
2.根据权利要求1所述的一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的偏钒酸钠与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为(1mmol～1.5mmol):(0.2mmol～1mmol)；步骤一中所述的偏钒酸钠的物质的量与水的体积比为(1mmol～1.5mmol):(30ml～50ml)；步骤一中所述的加热搅拌的温度为40℃～50℃，加热搅拌的时间为20min～40min。
3.根据权利要求1所述的一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于步骤二中所述的硝酸的浓度为17mmol/l～18mmol/l；步骤二中所述的搅拌的时间为20min～40min；步骤二中所述的硝酸铋溶液的浓度为1mmol～1.5mmol。
4.根据权利要求1所述的一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于步骤三中所述的氢氧化钠溶液的浓度为10mol/l；步骤三中所述的硝酸铋与navo3和ctab的混合溶液中十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1mmol:(0.2mmol～1mmol)；步骤三中所述的搅拌的时间为20min～40min。
5.根据权利要求1所述的一种具有氧空位的钒酸铋光催化剂的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯玉杰，阴思琪，吴晶，赵戈榕，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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。