CN107224978A - 羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂的制备方法及其应用 - Google Patents
羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107224978A CN107224978A CN201710606317.3A CN201710606317A CN107224978A CN 107224978 A CN107224978 A CN 107224978A CN 201710606317 A CN201710606317 A CN 201710606317A CN 107224978 A CN107224978 A CN 107224978A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- cobalt
- hydroxystannate
- cosn
- graphene composite
- 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.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 title claims abstract description 26
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 title 1
- 229940071182 stannate Drugs 0.000 title 1
- 125000005402 stannate group Chemical group 0.000 title 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 31
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 29
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 28
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 claims description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 16
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 16
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 15
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 15
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 9
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 6
- FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 2,4-dinitro-1-naphthol Chemical compound C1=CC=C2C(O)=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C2=C1 FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 5
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 claims 1
- 229910019043 CoSn Inorganic materials 0.000 abstract description 39
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 9
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- -1 hydroxyl compound Chemical class 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/835—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with germanium, tin or lead
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂的制备方法及其应用，属于无机催化材料领域。本发明先制备出氧化石墨和CoSn(OH)6粉末，再配制成溶液，混合搅拌后转移到反应釜中在高温箱式炉中反应，此过程中氧化石墨被还原成石墨烯，并与CoSn(OH)6复合，再经离心、洗涤、烘干和研磨，制备得到CoSn(OH)6/石墨烯复合光催化剂。本发明的优点在于：制备的成本低，制备工艺简单，CoSn(OH)6负载在石墨烯上粒径分布均匀，在60nm‑80nm范围，所制得的CoSn(OH)6/石墨烯复合材料作为光催化剂，吸收光的波段宽，对可见光的利用率大，光催化反应中电子‑空穴对复合的概率低，光催化活性高。
Description
技术领域
本发明属于无机催化材料领域，具体涉及一种羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂的制备方法及其应用。
背景技术
近年来，随着工业化的进程推进和科技的进步，社会经济发展迅速，人们的生活水平显著提高，但是随之而来的能源和环境问题日益显著。为了解决这两大难题，一方面，人类应当注意节约能源、保护环境，另一方面，积极研究寻找出新的清洁能源也是一个重要环节。地球上有着丰富的太阳能资源，采用光催化技术不仅可以将绿色、充足、环保的太阳能转化为电能和化学能，还可以直接用于降解污染物。因此，光催化技术是解决当前社会能源短缺和环境污染问题的理想途径。光催化是当今化学、材料和环境领域的研究热点，其应用范围广泛，如污水处理、空气净化、太阳能利用、抗菌和自清洁功能等。目前，常用的光催化剂为TiO2和ZnO等这些一元氧化物和多种复合型氧化物，但这些光催化剂有着一些相同的缺陷，主要是光生电子-空穴对复合概率高和对光的利用效率太低等。
石墨烯是指紧密排列成二维蜂巢状晶体点阵的单层碳原子。2004年，曼彻斯特大学的两位研究者Andre Geim和Kostya Novoselov等成功地从石墨中分离出石墨烯。石墨烯是一种具有巨大的比表面积、优异的导电性能和力学性能的纳米材料，在室温下具有较高的电子迁移率。
而羟基锡酸盐材料属于钙钛矿结构，结构稳定，具有较高的禁带宽度与吸附能力，光催化有机物降解以及杀菌方面都体现了重要的应用前景。羟基锡酸盐作为一种禁带宽度较大的半导体材料，光照后，其产生的光生电子-空穴对的氧化还原电势也较大。同时，属于羟基化合物的CoSn(OH)6的表面分布有许多的羟基自由基，使得这类化合物的载流子迁移速率较大。因而，这些优异的性质决定了羟基锡酸盐在光催化方面有着非常重要的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂的制备方法及其应用。本发明制得的羟基锡酸钴/石墨烯复合材料作为光催化剂，吸收光的波段宽，对可见光的利用率大，光催化反应中电子-空穴对复合的概率低，光催化活性高，催化效率高。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂的制备方法，其特征在于：采用水热合成的方法将羟基锡酸钴（CoSn(OH)6）负载在石墨烯上，即制得CoSn(OH)6/石墨烯复合光催化剂，其中CoSn(OH)6的粒径在60nm-80nm范围，具体包括以下步骤：
（1）氧化石墨的合成
将石墨粉和硝酸钠固体粉末倒入98wt%浓硫酸中，保持溶液温度在0℃，充分搅拌1h；之后缓慢加入高锰酸钾固体，充分搅拌2h，期间温度控制在低于15℃。；搅拌完全后升温至38℃，再搅拌1h；接着将溶液倒入去离子水中，搅拌1h，温度控制在92℃；搅拌完后冷却，冷却到60℃时，加入双氧水溶液(30wt%)，使得溶液变为金黄色；最后，将得到的浆料用5wt%的盐酸离心洗涤，重复多次，直到用氯化钡检测得到的洗涤液中无沉淀（pH接近5），将洗涤后得到的固态物质烘干，之后研磨精细，便可得到氧化石墨粉末；
（2）羟基锡酸钴（CoSn(OH)6）的合成
称取CoCl2·6H2O固体粉末加入到装有去离子水的烧杯中，在室温下搅拌，直到完全溶解，得到CoCl2溶液；将Na2SnO3·4H2O固体粉末在去离子水中溶解，加入到制得的CoCl2溶液中，在0~100℃条件下搅拌2~10h，离心取沉淀物，并分别用去离子水和无水乙醇洗涤3~6次，放入烘箱在70~120℃的条件下，干燥6~18h；
（3）CoSn(OH)6/石墨烯的合成
称取0.02~0.06g氧化石墨加入到盛有去离子水的烧杯中，超声1~2h，得到氧化石墨溶液；再称取0.14~0.18g羟基锡酸钴（CoSn(OH)6）粉末，使其溶解盐酸溶液中，然后加入到上述氧化石墨溶液中剧烈搅拌，直到溶液变得通透，将搅拌好的溶液转移到反应釜中，放入高温箱式炉中反应4~9h，反应温度为80~150℃；反应完成后，离心洗涤；将得到的固体物质放入烘箱中烘干，然后研磨精细，制得所述CoSn(OH)6/石墨烯复合光催化剂。
步骤（2）中CoCl2·6H2O与Na2SnO3·4H2O的摩尔比为1:1。
步骤（3）所述的盐酸溶液的pH为2~6。
所制得的羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂用于光催化降解罗丹明B溶液，具体操作如下：取0.05g羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂，加入到80mL浓度为10mg/L的罗丹明B溶液中，在氙灯光源来激发光催化反应的条件下（λ>300nm），光催化反应进行60min时，对罗丹明B溶液降解率达到29.3%；光催化反应进行180min时，对罗丹明B溶液降解率达到50.8%。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明所采用的工艺简单，对设备要求低，易于实施，制备成本低；而且制得CoSn(OH)6颗粒分布均匀，尺寸均一，形貌良好；
（2）CoSn(OH)6负载在石墨烯上粒径分布均匀，在60nm-80nm范围，所制得的CoSn(OH)6/石墨烯复合材料作为光催化剂，对可见光的利用率大；
（3）在催化剂CoSn(OH)6/石墨烯的用量为0.05g，加入到80mL罗丹明B溶液（10mg/L）中使用氙灯光源来激发光催化反应的条件下（λ>300nm），测试得到其在光催化反应进行60min、180min后，对罗丹明B溶液降解率都明显大于以纯的CoSn(OH)6作为催化剂的降解率，光催化性能优异，对可见光的利用率增大，光催化活性提高，光催化反应进行60min时，对罗丹明B溶液降解率达到29.3%；光催化反应进行180min时，对罗丹明B溶液降解率达到50.8%。
附图说明
图1是实施例1与对比例1所制备的光催化剂的XRD谱图，图1中a为实施例1的谱图，图1中b为对比例1的谱图；
图2是实施例1所制备的光催化剂的扫描电镜图片；
图3是实施例1与对比例1所制备的光催化剂降解罗丹明B溶液的性能图片。
具体实施方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例1
CoSn(OH)6/石墨烯复合光催化剂的制备过程包括以下步骤：
（1）氧化石墨的合成
将1g石墨粉和0.5g硝酸钠固体粉末加入到23ml98wt%浓硫酸中，保持溶液温度在0℃，充分搅拌1h。之后缓慢加入3g高锰酸钾（平均每5min 1g），充分搅拌2h，期间温度控制在低于15℃，最好保持在0℃左右。搅拌完全后升温至38℃，再搅拌1h。接着将溶液倒入100ml去离子水中，搅拌1h，温度控制在92℃。搅拌完后冷却，冷却到60℃时，加入24ml双氧水 (30wt %)，使得溶液变为金黄色。最后，将得到的浆料用5wt%的盐酸离心洗涤，重复多次，直到用氯化钡检测得到的洗涤液中无沉淀（pH接近5），将洗涤后得到的固态物质烘干，之后研磨精细，便可得到氧化石墨粉末。
（2）羟基锡酸钴（CoSn(OH)6）的合成
称10mmol的CoCl2·6H2O固体粉末加入到100ml去离子水中，在室温下搅拌，直到完全溶解，得到CoCl2溶液；将10mmol的Na2SnO3·4H2O固体粉末在20ml去离子水中溶解，加入到CoCl2的溶液中，在室温下搅拌5h，离心取沉淀物，并分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次，放入烘箱在100℃的条件下，干燥12h。
（3）CoSn(OH)6/石墨烯的合成
称取0.02g氧化石墨加入到25mL的去离子水中，超声1h，得到氧化石墨溶液；再称取0.18g CoSn(OH)6粉末，使其溶解在25mL的pH为4的盐酸中，然后加入到上述氧化石墨溶液中剧烈搅拌，直到溶液变得通透，将搅拌好的溶液转移到反应釜中，放入高温箱式炉中在120℃下反应6h。反应完成后，离心洗涤，将得到的固体物质放入烘箱中烘干，然后研磨精细，便可得到CoSn(OH)6/石墨烯复合光催化剂。
实施例1所制得的CoSn(OH)6/石墨烯光催化剂颗粒粒径在60-80nm，在催化剂用量为0.05g，加入到80mL罗丹明B溶液（10mg/L）中，使用氙灯光源来激发光催化反应（λ>300nm），测试得到其在光催化反应进行60min时，对罗丹明B溶液降解率达到29.3%，反应进行180min时，对罗丹明B溶液降解率达到50.8%。
实施例2
CoSn(OH)6/石墨烯复合光催化剂的制备过程包括以下步骤：
（1）氧化石墨的合成
将1g石墨粉和0.5g硝酸钠固体粉末加入到23ml98wt%浓硫酸，保持溶液温度在0℃，充分搅拌1h。之后缓慢加入3g高锰酸钾（平均每5min 1g），充分搅拌2h，期间温度控制在低于15℃，最好保持在0℃左右。搅拌完全后升温至38℃，再搅拌1h。接着将溶液倒入100ml去离子水中，搅拌1h，温度控制在92℃。搅拌完后冷却，冷却到60℃时，加入24ml双氧水(30wt%)，使得溶液变为金黄色。最后，将得到的浆料用5wt%的盐酸离心洗涤，重复多次，直到用氯化钡检测得到的洗涤液中无沉淀（pH接近5），将洗涤后得到的固态物质烘干，之后研磨精细，便可得到氧化石墨粉末。
（2）羟基锡酸钴（CoSn(OH)6）的合成
称10mmol的CoCl2·6H2O固体粉末加入到100ml去离子水中，在室温下搅拌，直到完全溶解，得到CoCl2溶液；将10mmol的Na2SnO3·4H2O固体粉末在20ml去离子水中溶解，加入到CoCl2的溶液中，在室温下搅拌5h，离心取沉淀物，并分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次，放入烘箱在100℃的条件下，干燥12h。
（3）CoSn(OH)6/石墨烯的合成
称取0.04g氧化石墨加入到25mL的去离子水中，超声1h，得到氧化石墨溶液；再称取0.16g CoSn(OH)6粉末，使其溶解在25mL的pH为4的盐酸中，然后加入到上述氧化石墨溶液中剧烈搅拌，直到溶液变得通透，将搅拌好的溶液转移到反应釜中，放入高温箱式炉中在150℃下反应4h。反应完成后，离心洗涤，将得到的固体物质放入烘箱中烘干，然后研磨精细，便可得到CoSn(OH)6/石墨烯复合光催化剂。
实施例3
CoSn(OH)6/石墨烯复合光催化剂的制备过程包括以下步骤：
（1）氧化石墨的合成
将1g石墨粉和0.5g硝酸钠固体粉末加入到23ml98wt%浓硫酸中，保持溶液温度在0℃，充分搅拌1h。之后缓慢加入3g高锰酸钾（平均每5min 1g），充分搅拌2h，期间温度控制在低于15℃，最好保持在0℃左右。搅拌完全后升温至38℃，再搅拌1h。接着将溶液倒入100ml去离子水中，搅拌1h，温度控制在92℃。搅拌完后冷却，冷却到60℃时，加入24ml双氧水(30wt%)，使得溶液变为金黄色。最后，将得到的浆料用5wt%的盐酸离心洗涤，重复多次，直到用氯化钡检测得到的洗涤液中无沉淀（pH接近5），将洗涤后得到的固态物质烘干，之后研磨精细，便可得到氧化石墨粉末。
（2）羟基锡酸钴（CoSn(OH)6）的合成
称10mmol的CoCl2·6H2O固体粉末加入到100ml去离子水中，在室温下搅拌，直到完全溶解，得到CoCl2溶液；将10mmol的Na2SnO3·4H2O固体粉末在20ml去离子水中溶解，加入到CoCl2的溶液中，在室温下搅拌5h，离心取沉淀物，并分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次，放入烘箱在100℃的条件下，干燥12h。
（3）CoSn(OH)6/石墨烯的合成
称取0.06g氧化石墨加入到25mL的去离子水中，超声1h，得到氧化石墨溶液；再称取0.14g CoSn(OH)6粉末，使其溶解在25mL的pH为4的盐酸中，然后加入到上述氧化石墨溶液中剧烈搅拌，直到溶液变得通透，将搅拌好的溶液转移到反应釜中，放入高温箱式炉中在80℃下反应9h。反应完成后，离心洗涤，将得到的固体物质放入烘箱中烘干，然后研磨精细，便可得到CoSn(OH)6/石墨烯复合光催化剂。
对比例1
光催化剂化学式：CoSn(OH)6，其制备过程包括以下步骤：
羟基锡酸钴（CoSn(OH)6）的合成
称10mmol的CoCl2·6H2O固体粉末加入到100ml去离子水中，在室温下搅拌，直到完全溶解，得到CoCl2溶液；将10mmol的Na2SnO3·4H2O固体粉末在20ml去离子水中溶解，加入到CoCl2的溶液中，在室温下搅拌5h，离心取沉淀物，并分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次，放入烘箱在100℃的条件下，干燥12h。
对比例1所制得的CoSn(OH)6光催化剂颗粒粒径在60-80nm，在催化剂用量为0.05g，加入到80mL罗丹明B溶液（10mg/L）中，使用氙灯光源来激发光催化反应（λ>300nm），测试得到其在光催化反应进行60min时，对罗丹明B溶液降解率达到0.13%，反应进行180min时，对罗丹明B溶液降解率达到6.5%。
由实施例1与对比例1的光催化剂对罗丹明B的降解效果对比可知，所制得的CoSn(OH)6/石墨烯光催化剂的催化活性相比于对比例1的CoSn(OH)6样品的催化活性都有明显的提高，光催化降解效果好，催化活性高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂的制备方法，其特征在于：采用水热合成的方法将羟基锡酸钴负载在石墨烯上，即制得羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂，其中羟基锡酸钴的粒径在60nm-80nm范围。
2.根据权利要求1所述的羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）氧化石墨的合成；
（2）羟基锡酸钴的合成
称取CoCl2·6H2O固体粉末加入到装有去离子水的烧杯中，在室温下搅拌，直到完全溶解，得到CoCl2溶液；将Na2SnO3·4H2O固体粉末在去离子水中溶解，加入到制得的CoCl2溶液中，在0~100℃条件下搅拌2~10h，离心取沉淀物，并分别用去离子水和无水乙醇洗涤3~6次，放入烘箱在70~120℃的条件下，干燥6~18h；
（3）羟基锡酸钴/石墨烯的合成
称取0.02~0.06g氧化石墨加入到盛有去离子水的烧杯中，超声1~2h，得到氧化石墨溶液；再称取0.14~0.18g羟基锡酸钴粉末，使其溶解盐酸溶液中，然后加入到上述氧化石墨溶液中剧烈搅拌，直到溶液变得通透，将搅拌好的溶液转移到反应釜中，放入高温箱式炉中反应4~9h，反应温度为80~150℃；反应完成后，离心洗涤；将得到的固体物质放入烘箱中烘干，然后研磨精细，制得所述羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的氧化石墨的合成方法为：将石墨粉和硝酸钠固体粉末倒入98wt%浓硫酸中，保持溶液温度在0℃，充分搅拌1h；之后缓慢加入高锰酸钾固体，充分搅拌2h，期间温度控制在低于15℃；搅拌完全后升温至38℃，再搅拌1h；接着将溶液倒入去离子水中，搅拌1h，温度控制在92℃；搅拌完后冷却，冷却到60℃时，加入30wt%的双氧水溶液，使得溶液变为金黄色；最后，将得到的浆料用5wt%的盐酸离心洗涤，直到用氯化钡检测得到的洗涤液中无沉淀，将洗涤后得到的固态物质烘干，之后研磨精细，制得氧化石墨粉末。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中CoCl2·6H2O与Na2SnO3·4H2O的摩尔比为1:1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的盐酸溶液的pH为2~6。
6.一种如权利要求1~5中任一项所述的制备方法制得的羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂的应用，其特征在于：所述复合光催化剂用于光催化降解罗丹明B溶液。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：取0.05g羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂，加入到80mL浓度为10mg/L的罗丹明B溶液中，在氙灯光源来激发光催化反应的条件下，光催化反应进行60min时，对罗丹明B溶液降解率达到29.3%；光催化反应进行180min时，对罗丹明B溶液降解率达到50.8%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710606317.3A CN107224978B (zh) | 2017-07-24 | 2017-07-24 | 羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710606317.3A CN107224978B (zh) | 2017-07-24 | 2017-07-24 | 羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂的制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107224978A true CN107224978A (zh) | 2017-10-03 |
| CN107224978B CN107224978B (zh) | 2019-08-09 |
Family
ID=59957074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710606317.3A Active CN107224978B (zh) | 2017-07-24 | 2017-07-24 | 羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107224978B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108807945A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-13 | 上海工程技术大学 | 还原氧化石墨烯/锡酸盐钠离子电池负极材料及其制备方法和应用 |
| CN111135837A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-05-12 | 常州大学 | 一种过硫酸盐活化剂及其制备方法和应用 |
| US10808193B2 (en) | 2019-03-08 | 2020-10-20 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Cobalt hydroxystannate nanocube fuel additive |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102760885A (zh) * | 2012-07-23 | 2012-10-31 | 浙江大学 | 锡基复杂氧化物/石墨烯复合材料及其制备方法和应用 |
| CN103599769A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-02-26 | 福州大学 | 一种ZnSn(OH)6纳米立方颗粒/石墨烯三明治结构复合光催化剂 |
| CN103990446A (zh) * | 2014-05-16 | 2014-08-20 | 淮北师范大学 | 一种Sn基氢氧化物型光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN104855419A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-26 | 河南大学 | 一种纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂及其制备方法 |
| CN106082312A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-11-09 | 盐城工学院 | 一种十四面体羟基锡酸盐及其制备方法和应用 |
-
2017
- 2017-07-24 CN CN201710606317.3A patent/CN107224978B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102760885A (zh) * | 2012-07-23 | 2012-10-31 | 浙江大学 | 锡基复杂氧化物/石墨烯复合材料及其制备方法和应用 |
| CN103599769A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-02-26 | 福州大学 | 一种ZnSn(OH)6纳米立方颗粒/石墨烯三明治结构复合光催化剂 |
| CN103990446A (zh) * | 2014-05-16 | 2014-08-20 | 淮北师范大学 | 一种Sn基氢氧化物型光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN104855419A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-26 | 河南大学 | 一种纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂及其制备方法 |
| CN106082312A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-11-09 | 盐城工学院 | 一种十四面体羟基锡酸盐及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| DANWEI HUANG ET AL.: "Hydrothermal synthesis of MSn(OH)6 (M = Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Zn) and their photocatalytic activity for the destruction of gaseous benzene", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 * |
| 卢红霞等: "rGO/ZnSn(OH)6复合材料的合成及其光催化性能研究", 《郑州大学学报（工学版）》 * |
| 彭勇刚等: "ZnSn(OH)6/氧化石墨烯复合材料的水热合成及其光催化性能", 《常州大学学报(自然科学版)》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108807945A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-13 | 上海工程技术大学 | 还原氧化石墨烯/锡酸盐钠离子电池负极材料及其制备方法和应用 |
| US10808193B2 (en) | 2019-03-08 | 2020-10-20 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Cobalt hydroxystannate nanocube fuel additive |
| CN111135837A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-05-12 | 常州大学 | 一种过硫酸盐活化剂及其制备方法和应用 |
| CN111135837B (zh) * | 2019-12-18 | 2022-12-06 | 常州大学 | 一种过硫酸盐活化剂及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107224978B (zh) | 2019-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109985657B (zh) | BiVO4/2D g-C3N4Z型异质结光催化剂的制备方法 | |
| CN104014326B (zh) | 一种钒酸铋纳米棒高效光催化剂及其制备方法 | |
| CN107233909B (zh) | 一种铌酸锶/氮化碳复合纳米材料的制备方法及其用途 | |
| CN101279250A (zh) | 一种负载型氮掺杂一维结构TiO2及其制备方法 | |
| CN102824921A (zh) | 一种Ag2S/Ag3PO4复合光催化剂的制备方法 | |
| CN102600857A (zh) | 一种碳球负载的CuO-BiVO4异质结复合光催化剂的制备方法 | |
| CN110038592A (zh) | 一种Ce2S3/TiO2纳米片复合物光催化剂的制备方法 | |
| CN110152711A (zh) | 一种CeO2@MoS2/g-C3N4三元复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN104383947A (zh) | 一种磷酸银/二氧化钛纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN111659434A (zh) | 一种CuO纳米片/g-C3N4纳米片异质结复合材料制备方法及应用 | |
| CN103638929B (zh) | 一种石墨烯-钨酸银复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN115591558A (zh) | 一种复合光催化产氢材料NiTiO3/CdIn2S4的制备方法 | |
| CN115121241B (zh) | 氧化铟与钛酸镧异质结光催化剂及其制备方法 | |
| CN106925304A (zh) | Bi24O31Br10/ZnO复合可见光催化剂及其制备方法 | |
| CN106040275A (zh) | 制备超薄g‑C3N4/Al2O3纳米复合光催化剂的方法 | |
| CN107308927A (zh) | 一种二氧化钛同质结纳米光催化剂的制备方法 | |
| CN107224978B (zh) | 羟基锡酸钴/石墨烯复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN102698727A (zh) | 一种制备高热稳定性的负载型TiO2光催化剂的方法 | |
| CN107175097B (zh) | 一种二硫化锡包裹二氧化钛复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN102989485B (zh) | 一种S掺杂BiVO4可见光催化材料及其制备方法 | |
| CN115155629B (zh) | 一种Bi/BiPO4/BiOCl纳米片复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN111974419A (zh) | 一种制备二硫化钼/三氧化钨复合光催化剂的新方法 | |
| CN108543536A (zh) | 一种钒酸铋-铁酸钙复合光催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN111330567A (zh) | 一步溶剂热法制备玫瑰花结构Bi2O3/BiVO4/GO纳米复合光催化材料及其应用 | |
| CN106040276A (zh) | 一种高活性mpg‑C3N4/BiVO4/TiO2异质结光催化剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |