CN106513017A - 一种复合光催化材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种复合光催化材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106513017A CN106513017A CN201610944849.3A CN201610944849A CN106513017A CN 106513017 A CN106513017 A CN 106513017A CN 201610944849 A CN201610944849 A CN 201610944849A CN 106513017 A CN106513017 A CN 106513017A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- preparation
- zif
- carbon materials
- composite photocatalyst
- cds
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title abstract description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title abstract description 5
- 239000013154 zeolitic imidazolate framework-8 Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 33
- MFLKDEMTKSVIBK-UHFFFAOYSA-N zinc;2-methylimidazol-3-ide Chemical compound [Zn+2].CC1=NC=C[N-]1.CC1=NC=C[N-]1 MFLKDEMTKSVIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 11
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 claims abstract description 10
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000001048 orange dye Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 25
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 23
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 11
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 10
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 9
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- XLSZMDLNRCVEIJ-UHFFFAOYSA-N methylimidazole Natural products CC1=CNC=N1 XLSZMDLNRCVEIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 claims description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 2
- YKYOUMDCQGMQQO-UHFFFAOYSA-L cadmium dichloride Chemical compound Cl[Cd]Cl YKYOUMDCQGMQQO-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 2
- YSWBFLWKAIRHEI-UHFFFAOYSA-N 4,5-dimethyl-1h-imidazole Chemical compound CC=1N=CNC=1C YSWBFLWKAIRHEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 abstract 1
- 239000005447 environmental material Substances 0.000 abstract 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 abstract 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 abstract 1
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 33
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 description 8
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000013384 organic framework Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000272186 Falco columbarius Species 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- PMUIBVMKQVKHBE-UHFFFAOYSA-N [S].NC(N)=O Chemical compound [S].NC(N)=O PMUIBVMKQVKHBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- 239000011864 timber preservative Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/04—Sulfides
-
- B01J35/39—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
Abstract
本发明属于环境材料制备技术领域,公开了一种复合光催化材料及其制备方法和应用,将硝酸锌和二甲基咪唑溶于有机溶剂,在室温下强烈搅拌形成的固体经离心、洗涤及真空干燥后得到ZIF‑8粉末;得到的ZIF‑8粉末在氮气中炭化加热,然后冷却降至室温,即得混合物;向得到的混合物中加入酸溶液除去金属/金属氧化物,干燥得炭材料;将得到的炭材料在去离子水中超声分散均匀,然后加入氯化镉和硫脲,完全溶解后通入氮气,再经超声反应,待反应液冷却后,经过离心和洗涤,最后真空干燥,即得复合光催化材料。本发明合成方法简单,对设备要求较低,制备的复合光催化材料,能够有效利用可见光实现对甲基橙染料废水的高效降解去除。
Description
技术领域
本发明涉及降解甲基橙染料废水的光催化材料,特别涉及一种CdS和以金属有机骨架材料(ZIF-8)为模板制备的炭材料复合的光催化复合材料及其制备方法。
背景技术
染料广泛应用于印染、造纸、油漆、木材防腐剂等各种工业。高色度的染料废水严重影响水质,并会对生物体产生毒害作用甚至“三致”效应。针对染料废水的高效降解去除,对于解决水体环境安全问题具有重要的科学和现实意义。
半导体光催化降解技术是一种高级氧化技术,通过利用自然界的光能将其转化为化学能,使空气或者水中的有害有机物迅速发生降解或直接矿化为CO2和H2O,目前已引起人们的广泛关注。硫化镉(CdS)是一种良好的半导体材料,具有较窄的带隙宽度(约2.4eV),对可见光具有强烈吸收,因而具有优良的光电特性,被广泛应用于光敏传感器、发光器件以及光催化等领域;然而CdS纳米颗粒本身较高的光生电子空穴复合率以及易团聚的特性限制了其光催化活性。
传统的多孔碳材料多以硬模板法制得,如以分子筛、多孔硅等材料为模板,采用这种方法可以获得具有一定孔径分布的多孔碳材料,但是仍存在一些明显的缺陷。首先,在材料制备后期需要加入强酸强碱来去除硬模板,而大量强酸强碱的使用势必对环境造成严重危害,且不适宜大规模工业生产;同时通过硬模板法制得的多孔碳材料还存在孔径分布不均、材料结构难以控制等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合光催化剂的制备方法。该方法应以金属有机骨架材料ZIF-8为模板,通过高温煅烧制备得到有序孔道结构的炭材料;并采用超声法将CdS和该炭材料复合得到CdS@C-ZIF-8复合光催化材料。该复合光催化材料在有机污染物降解去除方面具有较好的应用前景。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种复合光催化材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照物质的量比为1:(0.5~10)称取硝酸锌和二甲基咪唑溶于有机溶剂中,搅拌均匀,在室温下强烈搅拌0.5~24h,形成的固体经离心、洗涤及真空干燥后得到ZIF-8的白色粉末;
(2)将步骤(1)得到的ZIF-8粉末放入管式炉中,在氮气气氛中采用程序升温法进行炭化加热,然后自然冷却降至室温,即得到金属/金属氧化物和碳质材料的混合物;
(3)向步骤(2)得到的混合物中加入酸溶液除去金属/金属氧化物,干燥后即得C-ZIF-8炭材料;
(4)将步骤(3)得到的炭材料在去离子水中超声分散均匀,然后加入氯化镉和硫脲,充分搅拌至完全溶解后通入氮气30~90min,再经超声反应1~5h,待反应液冷却后,经过离心和洗涤,最后放入真空干燥箱中烘干,即得CdS@C-ZIF-8复合光催化材料。
所述步骤(1)中的硝酸锌和二甲基咪唑的物质的量比为1:8。
所述步骤(1)中的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或甲醇。
所述步骤(2)中的程序升温法是以2~10℃/min的速率升温至600~1100℃,并在该温度下保持1~10h。
所述步骤(3)中的酸溶液为硝酸、盐酸或硫酸稀溶液。
所述步骤(3)中除去金属/金属氧化物的具体步骤是加入浓度为1~5mol/L的酸溶液常温搅拌5~24h后,再用水冲洗2~3次。
所述步骤(4)中的炭材料与去离子水的比为0.5~2.5g/L。
所述步骤(4)中的炭材料、氯化镉和硫脲的质量比为(1~3):(0.5~5):1。
上述方法制备的复合光催化材料在可见光催化降解甲基橙染料废水中的应用。
金属有机骨架材料(MOFs)是由金属/金属簇和有机配体通过配位作用桥连而形成的一类新型多孔晶体材料,具有高的比表面积、孔隙率以及有序的孔道结构。本发明通过超声等方法使CdS分散生长在MOF衍生的碳基材料上,不仅可以抑制CdS纳米颗粒易团聚而限制催化活性的现象;同时由于MOF衍生碳基材料自身具有的良好的导电性,其有利于光生电子的传输和转移,故还可提高CdS半导体在光激发条件下产生的光生电子空穴对的分离效率,最终有望得到具有高催化活性的CdS和MOF衍生碳基材料的复合光催化材料。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
(1)本发明采用金属有机骨架材料为模板材料,由其制得的炭材料也具有高的比表面积和孔隙率以及规则的孔道结构。
(2)本发明以金属有机骨架材料为模板材料制备炭材料的方法工艺简单且易于操作。
(3)本发明由金属有机骨架材料为模板材料制得的炭材料具有双重功能。一方面,其可作为CdS的载体,改善CdS易团聚的特性;另一方面,其可作为电子受体,促进电子的传输及转移,提高光生电子空穴对的分离效率,进而提高CdS的光催化化活性。
(4)本发明采用的金属有机骨架模板材料以及光催化复合材料的合成方法简单,对设备要求较低,能够有效利用可见光实现对甲基橙染料废水的高效降解去除。
附图说明
图1是ZIF-8、C-ZIF-8炭材料和CdS@C-ZIF-8复合光催化材料的XRD图。
图2是ZIF-8、C-ZIF-8炭材料和CdS@C-ZIF-8复合光催化材料的SEM图。
图3是CdS、C-ZIF-8炭材料和CdS@C-ZIF-8复合光催化材料降解甲基橙的对比示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述,但本发明的实施不限于此,变化实施都包含在本发明的技术范围内。
实施例1
(1)称取9mmol硝酸锌和70mmol二甲基咪唑溶于200mL的甲醇溶液中,搅拌形成均一溶液,然后在室温下强烈搅拌1h,形成的固体经过离心以及甲醇洗涤后,于50度真空干燥一夜,得ZIF-8白色粉末;
(2)将步骤(1)得到的ZIF-8粉末放入管式炉中,在N2气氛中以5℃/min的升温速率升至700度,并在该温度下保持2h,然后自然冷却降至室温,即得到金属/金属氧化物和碳质材料的混合物;
(3)向步骤(2)得到的2.02g混合物中加入30mL的1mol/L的盐酸溶液,常温搅拌12h后,再用水冲洗3次,自然晾干后即得C-ZIF-8炭材料;
(4)将步骤(3)得到的0.15g炭材料在100mL去离子水中超声分散均匀,然后加入2.5g/L氯化镉和1.2g/L硫脲,充分搅拌至完全溶解后通入氮气60min,再经超声反应3h,待反应液自然冷却后,经过离心和去离子水洗涤,最后放入真空干燥箱中70度干燥一夜,即得CdS@C-ZIF-8复合光催化材料(记为A)。
实施例2
(1)称取9mmol硝酸锌和60mmol二甲基咪唑溶于200mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中,搅拌形成均一溶液,然后在室温下强烈搅拌12h,形成的固体经过离心以及甲醇洗涤后,于50度真空干燥一夜,得ZIF-8白色粉末;
(2)将步骤(1)得到的ZIF-8粉末放入管式炉中,在N2气氛中以5℃/min的升温速率升至900度,并在该温度下保持4h,然后自然冷却降至室温,即得到金属/金属氧化物和碳质材料的混合物;
(3)向步骤(2)得到的1.85g混合物中加入1mol/L的盐酸溶液30mL,常温搅拌24h后,再用水冲洗3次,干燥后即得C-ZIF-8炭材料;
(4)将步骤(3)得到的0.1g炭材料在100mL去离子水中超声分散均匀,然后加入1.25g/L氯化镉和0.42g/L硫脲,充分搅拌至完全溶解后通入氮气30min,再经超声反应2h,待反应液自然冷却后,经过离心和去离子水洗涤,最后放入真空干燥箱中50度干燥一夜,即得CdS@C-ZIF-8复合光催化材料(记为B)。
实施例3
(1)称取10mmol硝酸锌和80mmol二甲基咪唑溶于200mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中,搅拌形成均一溶液,然后在室温下强烈搅拌24h,形成的固体经过离心以及甲醇洗涤后,于50度真空干燥一夜,得ZIF-8白色粉末;
(2)将步骤(1)得到的ZIF-8粉末放入管式炉中,在N2气氛中以5℃/min的升温速率升至1100度,并在该温度下保持10h,然后自然冷却降至室温,即得到金属/金属氧化物和碳质材料的混合物;
(3)向步骤(2)得到的2.39g混合物中加入1mol/L的盐酸溶液30mL,常温搅拌8h后,再用水冲洗3次,干燥后即得C-ZIF-8炭材料;;
(4)将步骤(3)得到的0.2g炭材料在100mL去离子水中超声分散均匀,然后加入5.7g/L氯化镉和1.3g/L硫脲,充分搅拌至完全溶解后通入氮气90min,再经超声反应5h,待反应液自然冷却后,经过离心和去离子水洗涤,最后放入真空干燥箱中50度干燥一夜,即得CdS@C-ZIF-8复合光催化材料(记为C)。
本发明制得的CdS@C-ZIF-8复合光催化材料,其表征结果和对甲基橙的降解性能如下:
(1)XRD表征分析
采用荷兰帕纳科公司生产的Empyrean锐影X射线衍射仪对本发明实施例制备得到的C-ZIF-8碳材料和CdS@C-ZIF-8复合光催化材料进行表征,如图1所示,其中操作条件为:铜靶,40KV,40mA,步长0.0131度,扫描速度9.664秒/步。
从图1可以看出,以ZIF-8为模板经高温炭化所得到的C-ZIF-8有两个特征峰,分别位于25°和44°,而ZIF-8的特征峰则完全消失;从CdS@C-ZIF-8复合光催化材料的XRD谱图中可以看到,C-ZIF-8的位于25°处的特征峰的峰强明显减弱;此外,在CdS@C-ZIF-8的谱图中没有观察到CdS的特征峰,这可能是由于CdS@C-ZIF-8复合材料中CdS含量较低的原因。
(2)SEM表征分析
采用MERLIN场发射扫描电子显微镜(Carl Zeiss公司,德国)对样品的表面形貌进行表征。结果如图2所示,经高温炭化所得到的C-ZIF-8较ZIF-8相比,颗粒尺寸变大;对于CdS@C-ZIF-8复合光催化材料,可以明显看到,反应生成了CdS纳米颗粒,且均匀地分散在C-ZIF-8颗粒表面。
(3)可见光催化降解甲基橙的催化活性测试
采用美国HACH公司生产的型号为DR5000紫外分光光度计测定降解过程中甲基橙的浓度变化。从图3可以看到,由于C-ZIF-8的引入,CdS@C-ZIF-8复合体系的光催化活性较单独的CdS具有明显提高;CdS@C-ZIF-8复合光催化材料对甲基橙的光催化降解效果明显,几乎完全去除。
Claims (10)
1.一种复合光催化材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按照物质的量比为1:(0.5~10)称取硝酸锌和二甲基咪唑溶于有机溶剂中,搅拌均匀,在室温下强烈搅拌0.5~24h,形成的固体经离心、洗涤及真空干燥后得到ZIF-8粉末;
(2)将步骤(1)得到的ZIF-8粉末在氮气气氛中采用程序升温法进行炭化加热,然后自然冷却降至室温,即得到金属/金属氧化物和碳质材料的混合物;
(3)向步骤(2)得到的混合物中加入酸溶液除去金属/金属氧化物,干燥后即得C-ZIF-8炭材料;
(4)将步骤(3)得到的炭材料在去离子水中超声分散均匀,然后加入氯化镉和硫脲,充分搅拌至完全溶解后通入氮气30~90min,再经超声反应1~5h,待反应液冷却后,经过离心和洗涤,最后真空干燥,即得CdS@C-ZIF-8复合光催化材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述的硝酸锌和二甲基咪唑的物质的量比为1:8。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或甲醇。
4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述的程序升温法是以2~10℃/min的速率升温至600~1100℃,并在该温度下保持1~10h。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述的酸溶液为硝酸、盐酸或硫酸稀溶液。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述除去金属/金属氧化物的具体步骤是加入浓度为1~5mol/L的酸溶液常温搅拌5~24h后,再用水冲洗2~3次。
7.根据权利要求1或2或3所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述的炭材料与去离子水的比为0.5~2.5g/L。
8.根据权利要求1或2或3所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述的炭材料、氯化镉和硫脲的质量比为(1~3):(0.5~5):1。
9.权利要求1~8任意一项所述制备方法制得的复合光催化材料。
10.权利要求9所述复合光催化材料在可见光催化降解甲基橙染料废水中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610944849.3A CN106513017A (zh) | 2016-10-26 | 2016-10-26 | 一种复合光催化材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610944849.3A CN106513017A (zh) | 2016-10-26 | 2016-10-26 | 一种复合光催化材料及其制备方法和应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106513017A true CN106513017A (zh) | 2017-03-22 |
Family
ID=58292348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610944849.3A Pending CN106513017A (zh) | 2016-10-26 | 2016-10-26 | 一种复合光催化材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106513017A (zh) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107115873A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-09-01 | 湖南理工学院 | 一种可见光响应的CdS/Nd2S3纳米复合光催化材料的制备与应用 |
CN107159265A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-09-15 | 湖南理工学院 | 一种Cd‑Nd‑S/TiO2‑NTs可见光催化材料的制备与应用 |
CN107189074A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-09-22 | 西安电子科技大学 | 基于脂质体膜的金属有机骨架材料的表面功能化修饰方法 |
CN107986381A (zh) * | 2017-12-02 | 2018-05-04 | 延海平 | 一种共掺杂的TiO2光催化剂降解废水的工艺 |
CN109794262A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-05-24 | 福建农林大学 | 一种利用镉超富集植物制备光催化材料的方法及应用 |
CN110327962A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-10-15 | 商丘师范学院 | 镍钴双金属氧化物@氮氧共掺杂碳材料/CdS光催化材料、制备方法及其应用 |
CN110694578A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-17 | 五邑大学 | 一种Co-C-N复合材料及其制备方法与应用 |
CN113231029A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-10 | 南通大学 | 一种具有高效脱色性能的活性炭纤维功能材料的制备方法 |
CN115055209A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-16 | 太原理工大学 | 一种可见光响应的光催化抗菌剂及其制备方法和应用 |
CN115873265A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-03-31 | 佛山市顺德区阿波罗环保器材有限公司 | 胺化改性的zif-8材料及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102294250A (zh) * | 2011-05-27 | 2011-12-28 | 北京大学 | 一种三维碳纳米管纳米复合催化剂及其制备方法和应用 |
CN102941045A (zh) * | 2012-11-16 | 2013-02-27 | 浙江师范大学 | 一种大量制备大小均一的三瓣花状CdS-C核-壳结构纳米复合球的方法 |
CN103418410A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-12-04 | 江苏大学 | 一种碳修饰负载型复合光催化剂的制备方法 |
CN105879884A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-24 | 北京化工大学 | 一维ZnS/CdS-C纳米复合材料及其制备方法 |
-
2016
- 2016-10-26 CN CN201610944849.3A patent/CN106513017A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102294250A (zh) * | 2011-05-27 | 2011-12-28 | 北京大学 | 一种三维碳纳米管纳米复合催化剂及其制备方法和应用 |
CN102941045A (zh) * | 2012-11-16 | 2013-02-27 | 浙江师范大学 | 一种大量制备大小均一的三瓣花状CdS-C核-壳结构纳米复合球的方法 |
CN103418410A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-12-04 | 江苏大学 | 一种碳修饰负载型复合光催化剂的制备方法 |
CN105879884A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-24 | 北京化工大学 | 一维ZnS/CdS-C纳米复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
CHEN JING ET AL.: "Facile synthesis of CdS/C core–shell nanospheres with ultrathincarbon layer for enhanced photocatalytic properties and stability", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》 * |
JIE SHAO ET AL.: "Ultrafast Li-storage of MoS2 nanosheets grown on metal-organic framework-derived microporous nitrogen-doped carbon dodecahedrons", 《JOURNAL OF POWER SOURCES》 * |
李静静等: "纳米CdS-焦炭光催化剂对氯氰菊酯的降解研究", 《第六届全国环境催化与环境材料学术会议》 * |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107189074A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-09-22 | 西安电子科技大学 | 基于脂质体膜的金属有机骨架材料的表面功能化修饰方法 |
CN107159265A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-09-15 | 湖南理工学院 | 一种Cd‑Nd‑S/TiO2‑NTs可见光催化材料的制备与应用 |
CN107115873A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-09-01 | 湖南理工学院 | 一种可见光响应的CdS/Nd2S3纳米复合光催化材料的制备与应用 |
CN107115873B (zh) * | 2017-06-19 | 2022-09-16 | 湖南理工学院 | 一种可见光响应的CdS/Nd2S3纳米复合光催化材料的制备与应用 |
CN107159265B (zh) * | 2017-06-19 | 2022-09-13 | 湖南理工学院 | 一种Cd-Nd-S/TiO2-NTs可见光催化材料的制备与应用 |
CN107986381B (zh) * | 2017-12-02 | 2021-07-09 | 深圳天泽环保科技有限公司 | 一种共掺杂的TiO2光催化剂降解废水的工艺 |
CN107986381A (zh) * | 2017-12-02 | 2018-05-04 | 延海平 | 一种共掺杂的TiO2光催化剂降解废水的工艺 |
CN109794262A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-05-24 | 福建农林大学 | 一种利用镉超富集植物制备光催化材料的方法及应用 |
CN109794262B (zh) * | 2019-01-31 | 2021-11-30 | 福建农林大学 | 一种利用镉超富集植物制备光催化材料的方法及应用 |
CN110327962B (zh) * | 2019-07-15 | 2022-02-11 | 商丘师范学院 | 镍钴双金属氧化物@氮氧共掺杂碳材料/CdS光催化材料、制备方法及其应用 |
CN110327962A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-10-15 | 商丘师范学院 | 镍钴双金属氧化物@氮氧共掺杂碳材料/CdS光催化材料、制备方法及其应用 |
CN110694578A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-17 | 五邑大学 | 一种Co-C-N复合材料及其制备方法与应用 |
CN113231029A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-10 | 南通大学 | 一种具有高效脱色性能的活性炭纤维功能材料的制备方法 |
CN115055209A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-16 | 太原理工大学 | 一种可见光响应的光催化抗菌剂及其制备方法和应用 |
CN115055209B (zh) * | 2022-06-17 | 2024-03-12 | 太原理工大学 | 一种可见光响应的光催化抗菌剂及其制备方法和应用 |
CN115873265A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-03-31 | 佛山市顺德区阿波罗环保器材有限公司 | 胺化改性的zif-8材料及其制备方法 |
CN115873265B (zh) * | 2022-12-30 | 2023-09-15 | 佛山市顺德区阿波罗环保器材有限公司 | 胺化改性的zif-8材料及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106513017A (zh) | 一种复合光催化材料及其制备方法和应用 | |
Shi et al. | Onion-ring-like g-C3N4 modified with Bi3TaO7 quantum dots: A novel 0D/3D S-scheme heterojunction for enhanced photocatalytic hydrogen production under visible light irradiation | |
US11111605B2 (en) | Iodine doped bismuthyl carbonate nanosheet and molybdenum disulfide modified carbon nanofiber composites, preparation method and application thereof | |
Wang et al. | Preparation of p–n junction Cu2O/BiVO4 heterogeneous nanostructures with enhanced visible-light photocatalytic activity | |
CN107233906B (zh) | 一种还原氧化石墨烯/钒酸铋/氮化碳复合材料的制备方法及用途 | |
CN105032468A (zh) | 一种Cu2O-TiO2/g-C3N4三元复合物及其制备和应用方法 | |
Wang et al. | Eu doped g-C3N4 nanosheet coated on flower-like BiVO4 powders with enhanced visible light photocatalytic for tetracycline degradation | |
CN108067281B (zh) | 多孔g-C3N4光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN104383910B (zh) | 一种颗粒大小可控的钒酸铋/石墨烯复合光催化剂的制法 | |
CN104525238A (zh) | 一种氮化碳/硫铟锌复合纳米材料及其制备方法和用途 | |
Sun et al. | Designing double Z-scheme heterojunction of g-C3N4/Bi2MoO6/Bi2WO6 for efficient visible-light photocatalysis of organic pollutants | |
CN114160164B (zh) | CeO2-xSx/CdZnS/ZnO纳米材料的制备方法及应用 | |
CN103920518A (zh) | 一种具有高可见光活性的硫改性氮化碳光催化剂的合成方法及应用 | |
CN110639555A (zh) | 一种可见光响应的CdS/CdIn2S4复合纳米结构光催化剂的制备方法及应用 | |
CN104801325A (zh) | 光催化剂复合结构体及其制备方法 | |
CN113318764A (zh) | 一种氮缺陷/硼掺杂的管状氮化碳光催化剂的制备方法及应用 | |
CN106693996B (zh) | 硫化铋-铁酸铋复合可见光催化剂的制备方法及其应用 | |
CN106902890B (zh) | 一种Cu-BTC/钒酸铋/SWCNTs三元异质结构光催化剂及制备方法和应用 | |
CN103395822B (zh) | 一种氧化亚铜微米空心球及其合成方法、应用方法 | |
CN104857980A (zh) | 一种六方氮化硼陶瓷材料稳定碳酸银半导体的制备方法 | |
CN105312088A (zh) | 铁掺杂共价三嗪有机聚合物可见光催化剂及其制备和应用 | |
Sun et al. | Honeycomb-like porous carbon loaded with CdS/ZnS heterojunction with enhanced photocatalytic performance towards tetracycline degradation and H2 generation | |
Zhang et al. | Enhanced charge separation of α-Bi2O3-BiOI hollow nanotube for photodegradation antibiotic under visible light | |
Kang et al. | Preparation of Zn2GeO4 nanosheets with MIL-125 (Ti) hybrid photocatalyst for improved photodegradation of organic pollutants | |
CN106268891A (zh) | 一种莲藕状多孔碳/卤氧铋半导体复合光催化材料、制备及应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170322 |