申请/专利权人：西北大学

申请日：2017-06-28

公开（公告）日：2017-09-15

公开（公告）号：CN107159266A

主分类号：B01J27/04(2006.01)I

分类号：B01J27/04(2006.01)I;C02F1/30(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.04.03#授权;2017.10.17#实质审查的生效;2017.09.15#公开

摘要：本发明公开了一种纳米层状CdV2O6‑CdS复合光催化剂，该纳米层状CdV2O6‑CdS复合光催化剂以纳米层状CdV2O6作为基体，CdS纳米颗粒沉积在纳米层状CdV2O6的表面。其制备方法是，首先合成CdV2O6纳米材料，然后将CdV2O6纳米材料加入到去离子水中，分散均匀后，再将适量的NaS·9H2O加入到分散好的溶液中，进行反应，反应结束后再将混合溶液进行离心分离，得到深黄色固体，将所得深黄色固体清洗干净后，即得纳米层状CdV2O6‑CdS复合光催化剂。本发明制备工艺简单易于操作，便于实现工业化生产，CdV2O6‑CdS复合光催化剂合成过程中不仅不需要水热过程，而且常温制备即可。

主权项：一种纳米层状CdV2O6‑CdS复合光催化剂，其特征在于，所述纳米层状CdV2O6‑CdS复合光催化剂以纳米层状CdV2O6作为基体，CdS纳米颗粒沉积在纳米层状CdV2O6的表面。

全文数据：一种纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及复合光催化剂技术领域，具体涉及一种纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂及其制备方法和应用。背景技术[0002]随着国民经济的发展，工业的产业化发展也越来越迅猛，各种有机物的使用给工业带来效率的同时也对环境、生态造成了一定程度上的污染，使得随之而来的环境问题曰益突出。如煤的燃烧和石油等化石燃料的燃烧使得一些未燃烧的碳氢化合物如空气污染物一氧化碳等及炭粒、尘粒等的排放会对空气造成严重污染。染料等的使用不仅会对环境造成污染，更严重的会导致人产生健康问题，甚至致癌。染料一般指能够使一定颜色附着在纤维上的物质，且不易脱落、变色。近年来的发展使得染料不只限于纺织物的染色和印花，在油漆、塑料、皮革、食品、化妆品等行业也得以应用。因此，如何高效、环保地对有机物进行降解成为了当务之急。[0003]—般来说，降解是使有机化合物分子中的碳原子数目减少，分子量降低或者高分子化合物的大分子分解成较小的分子或者在外界因素作用热、光、化学试剂等下，聚合物发生了分子链的无规则断裂、侧基和低分子的消除反应，致使聚合度和相对分子质量下降。其中，光降解由于绿色、方便等优点被广泛应用。光降解是通常是指有机物在光的作用下，逐步氧化成低分子中间产物，最终生成C〇2、H2〇及其它离子，包括无催化剂和有催化剂参与的光化学氧化过程，而有催化剂参与的光降解过程往往更能有效地进行降解。因此，制备一种光降解有机物的催化剂变得尤为必要。[0004]现有工艺制备光降解催化剂CdV2〇6时，通常采用的工艺为水热法，这种工艺需在高压反应釜中进行，制备条件复杂，且不便于工业化生产。发明内容[0005]本发明的目的在于上述背景技术的不足，提供一种纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂及其制备方法和应用。[0006]为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：[0007]—种纳米层状CdV2〇6_CdS复合光催化剂，所述纳米层状CdV2〇6_CdS复合光催化剂以纳米层状CdV2〇6作为基体，CdS纳米颗粒沉积在纳米层状CdV2〇6的表面。[0008]本发明同时提供了一种纳米层状CdV2〇6_CdS复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：[0009]1CdV2〇6纳米材料的合成:将冊洲3溶液逐步缓慢加入到澄清cd⑽32溶液中，形成混合溶液，然后持续搅拌进行充分反应，得到淡黄色固体，即纳米层状CdV2〇6，将所得淡黄色固体从溶液中分离出来后，用去离子水溶解并进行离心分离，将离心分离得到的物质进行干燥，得到CdV2〇6纳米材料；、_0]2纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂的合成:将步骤1所合成的CdV2〇s纳米材料加入到去离子水中，分散均匀后，再将适量的NaS•9H2〇加入到分散好的溶液中，进行反应，反应结束后再将混合溶液进行离心分离，得到深黄色固体，将所得深黄色固体清洗干净后，即得纳米层状CdV206-CdS复合光催化剂。[0011]进一步，在步骤1中，前驱体NH4V〇3与CdN〇32二者物质的量之比为1•5:1，混合溶液配制时所用NH4V03溶液的浓度控制在60〜80mm〇lL，所用CdN032溶液的浓度控制在30〜50mmolL〇[0012]进一步，在步骤1中，纳米层状CdV2〇6的合成在常温下进行，所需时间为72-96h。[0013]进一步，在步骤1中，干燥的温度为60-90°C，干燥时间为l8_3〇h。[0014]进一步，在步骤2中，NaS•9H20与纳米层状CdV2〇6物质的量之比为1:1。[0015]进一步，在步骤2中，反应时间为5-1Omin。[0016]本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂在有机废水处理中的应用。[0017]进一步，所述有机废水为染料废水。[0018]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：[0019]本发明提供了一种纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂及其制备方法和应用，进行纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂制备时避免了传统的水热过程，采用了一步法进行CdV2〇6-CdS复合光催化剂的制备，所制备的CdV2〇6-CdS复合光催化剂具有纳米层状结构，而且制备工艺简单易于操作，便于实现工业化生产，CdV2〇6-CdS复合光催化剂合成过程中不仅不需要水热过程，而且常温制备即可，制备条件简单，更加易于工业化生产。附图说明[0020]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。[0021]图1为本发明实施例一种纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂的制备方法流程示意图；[0022]图2为制备的CdV2〇6的SEM图；[0023]图3为制备纳米层状CdV2〇6_CdS催化剂的SEM纳米层片结构；[0024]图4为制备纳米层状CdV2〇6-CdS催化剂的XRD图；[0025]图5的a、b、c分别表示不同搅拌反应时间24hr、48hr、72hr的条件下所制备的CdV2〇6纳米材料的SEM图；[0026]图6制备纳米层状CdVsOs-CdS催化剂降解染料罗丹明b的紫外吸收光谱。具体实施方式[0027]本发明实施例提供一种纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂，该纳米层状CdV2〇6—CdS复合光催化剂以纳米层状CdV2〇6作为基体，CdS纳米颗粒沉积在纳米层状0^06的表面。CdV2〇6呈厚度约为5-10nm，长宽约为l-10mm的层片状结构，该纳米层片与传统水热合成的催化剂材料相比，表面积更大。"[0028J卜曲将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0029]图1示例性的示出了本发明实施例提供的一种纳米层状cdV2〇6—cds复合光催化剂的制备方法流程示意图，该方法可用于能够降解有机物的复合光催化剂的制备。[0030]如图1所示，本发明实施例提供的一种纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：[0031]步骤101，CdV2〇6纳米材料的合成:将NH4V〇3溶液逐步缓慢加入到澄清cd⑽32溶液中，形成混合溶液，然后持续搅拌进行充分反应，得到淡黄色固体，即纳米层状cdv206，将所得淡黄色固体从溶液中分离出来后，用去离子水溶解并进行离心分离，将离心分离得到的物质进行干燥，得到CdV2〇6纳米材料；[0032]步骤102^纳米层状CdV2〇6-Cds复合光催化剂的合成:将步骤101所合成的CdV2〇6纳米材料加入到去离子水中，分散均匀后，再将适量的NaS•9H2〇加入到分散好的溶液中，进行反应，反应结束后再将混合溶液进行离心分离，得到深黄色固体，将所得深黄色固体清洗干净后，即得纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂。[0033]在步骤101中，前驱体NH4V〇3与CdN〇32二者物质的量之比为1.5:1，混合溶液配制时所用NH4V〇3溶液的浓度控制在60〜8〇mm〇lL，所用CdN〇32溶液的浓度控制在30〜50mmolL〇[0034]进一步，在步骤101中，纳米层状CdV2〇6的合成在常温下进行，所需时间为72-96h。千燥的温度为6〇-90°C，干燥时间为18-30h。[0035]在步骤102中，NaS•9H2〇与纳米层状CdV2〇6物质的量之比为1:1。反应时间为5-10min〇[0036]本发明实施例还提供一种上述制备方法制备得到的纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂的应用，具体的是:该制备方法制备得到的纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂在有机废水处理中的应用。进一步，有机废水为染料废水。[0037]本发明实施例提供的一种纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂及其制备方法和应用，进行纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂制备时避免了传统的水热过程，采用了一步法进行CdV2〇6-CdS复合光催化剂的制备，所制备的CdV2〇6-CdS复合光催化剂具有纳米层状结构，而且制备工艺简单易于操作，便于实现工业化生产，CdV2〇6-CdS复合光催化剂合成过程中不仅不需要水热过程，而且常温制备即可，制备条件简单，更加易于工业化生产。[0038]下面结合具体实施例来进一步说明。[0039]实施例1[0040]本实施例制备纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂的工艺如下:①称取〇.925g的CdN〇32加入到80ml的水溶剂中，将所得乳浊液放在150°c的磁力搅拌器上搅拌，直至溶液澄清;②停止加热，让此溶液缓慢降温至常温，得到淡黄色澄清溶液;③称取0.702g的NH4V03加入到80ml的水溶剂中，搅拌直至溶解;④将搅拌均匀的NH4V〇3溶液逐步缓慢加入到80ml澄清CdN032溶液中;⑤将此混合溶液持续搅拌72hr，再将其用7500转分的高速离心机分离，得到淡黄色固体即为CdV2〇6;⑥将淡黄色固体再用去离子水溶解，离心机分离3次;⑦最后将离心得到的物质放在80°C的干燥箱中干燥24hr，得到CdV2〇6纳米材料;⑧称取〇.I55gCdV2〇6纳米材料分散到20ml水中，然后将0.5mmolNaS•9H2〇加入到分散好的溶液中，反应5min，再将此混合溶液用7500转分高速离心机分离，用去离子水和乙醇清洗2次，干燥得到深黄色固体即为CdV2〇6-CdS复合催化剂。[0041]本实施例所制备的CdV2〇6纳米材料的SEM图如图2所示，可以看出，所制备的CdV2〇6纳米材具有明显的纳米层状结构。图3所示为不同放大倍数下的纳米层状CdV2〇6-CdS催化剂的SEM图。随着放大倍数的增大，明显可以看到制备所得的CdV206-CdS复合催化剂呈现纳米层片结构，其中，CdV2〇6仍然保持纳米层状结构，而CdS沉积在层面上面。[0042]图4所示为制备的纳米层状CdV2〇6-CdS催化剂的XRD图。由图4可看出，CdV2〇6催化剂在28为18_626、2〇_〇37、25_281、26.283、28.3〇8、3〇.458、37.830、50.448时分别出现了表征CdV2〇6的特征谱线，图中也标出了相应的晶体结晶面;而CdV2〇6-CdS复合催化剂也在20相同的位置出现了特征谱线，并且强度大于单一催化剂CdV2〇6，表明复合催化剂的晶体的结晶程度更大，更有利于进行催化反应。[0043]实施例2[0044]本实施例制备纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂的工艺同实施例1，不同的是，在将NH4V〇3溶液加入到澄清CdN〇32溶液中进行搅拌的时间不同，在本实施例中，分别采用不同的搅拌反应时间24hr、48hr、72hr，进行纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂的制备。制备过程中所得的纳米层状CdV2〇6纳米材料的SEM图如图5所示。图5的a、b、c分别表示不同搅拌反应时间24hr、48hr、72hr的条件下所制备的CdV2〇6纳米材料的SEM图。从图5可以看出，制备所得的CdV2〇6纳米材料的结构一开始呈大面积的片状，随着时间的加长，CdV2〇6逐渐开始形成层状结构，直到72hr后才变成了细小的层状结构，厚度约为5-10nm，长宽约为l-l〇mm的层片。同时，图4中也给出了不同搅拌反应时间24hr、48hr、72hr的条件下所制备的CdV2〇6纳米材料的XRD图。[0045]采用本发明实施例1所制备的纳米层状CdV206-CdS复合光催化剂进行有机废水的降解处理试验。选择一种常用染料罗丹明b进行纳米层状CdV2〇6-CdS复合催化剂性能的检测。罗丹明b是一种具有鲜桃红色的人工合成的染料，属于三苯甲烷类染料，被广泛的应用于纺织、印刷和化妆品等工业中。此染料废水的色度高、可生化性差，直接排放会对水体环境产生严重的污染破坏。具体操作如下：[0046]将溶度为l〇mgL的罗丹明b水溶液50ml放置在光催化反应釜中，加入5〇mg所制备的催化剂，在常温下搅拌lhr让其充分吸附，然后取出降解前的水溶液〇.〇5ml，离心分离，取上层溶液进行紫外测试;然后打开470氣灯Newport用以模拟太阳光，2hr后将降解的水溶液取出0.05ml，离心分离，取上层溶液进行紫外测试，以比较降解效果。[0047]图6为所制备纳米层状CdV206-CdS催化剂的降解染料罗丹明b的紫外图谱。图6中a表示罗丹明b未降解之前的紫外吸收光谱，b表示加入CdV2〇6-CdS复合催化剂降解之后两小时的紫外吸收光谱，对比之后可以明显发现，降解之后，罗丹明b的紫外吸收光谱的强度明显减弱，如光谱中波长处于500〜600之间的特征峰，其纵坐标强度由1.7将至0.9左右，表明复合催化剂的加入，有效地降解了罗丹明b。[0048]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。[0049]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

权利要求：1.一种纳米层状Cdv2〇6-CdS复合光催化剂，其特征在于，所述纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂以纳米层状CdV2〇6作为基体，CdS纳米颗粒沉积在纳米层状CdV2〇6的表面。2.—种纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1CdV2〇6纳米材料的合成:将NH4V〇3溶液逐步缓慢加入到澄清cd⑽32溶液中，形成混合溶液，然后持续搅拌进行充分反应，得到淡黄色固体，即纳米层状CdV2〇6,将所得淡黄色固体从溶液中分离出来后，用去离子水溶解并进行离心分离，将离心分离得到的物质进行干燥，得到CdV2〇6纳米材料；2纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂的合成:将步骤1所合成的CdV2〇6纳米材料加入到去离子水中，分散均匀后，再将适量的NaS•9出0加入到分散好的溶液中，进行反应，反应结束后再将混合溶液进行离心分离，得到深黄色固体，将所得深黄色固体清洗干净后，即得纳米层状CdV2〇6-CdS复合光催化剂。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，前驱体NH4V03与CdN032二者物质的量之比为1.5:1，混合溶液配制时所用NH4V03溶液的浓度控制在60〜80mmolL，所用Q1N〇32溶液的浓度控制在30〜50mmolL。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，纳米层状CdV2〇6的合成在常温下进行，所需时间为72-96h。5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，干燥的温度为60-9TC，千燥时间为18-30h。6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，NaS•9H20与纳米层状CdV2〇6物质的量之比为1:1。7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，反应时间为5-10min。8.—种权利要求2-7任一所述制备方法制备得到的纳米层状CdV2〇6-Cds复合光催化剂在有机废水处理中的应用。9.如权利要求8所述的的应用，其特征在于，所述有机废水为染料废水。

百度查询： 西北大学 一种纳米层状CdV₂O₆‑CdS复合光催化剂及其制备方法和应用

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