CN111151242B - 一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法 - Google Patents
一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111151242B CN111151242B CN202010047639.0A CN202010047639A CN111151242B CN 111151242 B CN111151242 B CN 111151242B CN 202010047639 A CN202010047639 A CN 202010047639A CN 111151242 B CN111151242 B CN 111151242B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cerium
- photocatalyst
- manganese
- metal ion
- salt
- 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.)
- Active
Links
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 title claims abstract description 28
- YOSLGHBNHHKHST-UHFFFAOYSA-N cerium manganese Chemical compound [Mn].[Mn].[Mn].[Mn].[Mn].[Ce] YOSLGHBNHHKHST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 150000000703 Cerium Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical compound C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 32
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 21
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 10
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 10
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 claims description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- -1 cerium ions Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- URDCARMUOSMFFI-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[bis(carboxymethyl)amino]ethyl-(2-hydroxyethyl)amino]acetic acid Chemical class OCCN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O URDCARMUOSMFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical class OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 2
- QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N N,N-bis{2-[bis(carboxymethyl)amino]ethyl}glycine Chemical class OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(=O)O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 3
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 abstract 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 abstract 1
- VYLVYHXQOHJDJL-UHFFFAOYSA-K cerium trichloride Chemical compound Cl[Ce](Cl)Cl VYLVYHXQOHJDJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 43
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 description 27
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 description 27
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 description 27
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 27
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 21
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 21
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 19
- MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L methyl blue Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC(S(=O)(=O)[O-])=CC=C1NC1=CC=C(C(=C2C=CC(C=C2)=[NH+]C=2C=CC(=CC=2)S([O-])(=O)=O)C=2C=CC(NC=3C=CC(=CC=3)S([O-])(=O)=O)=CC=2)C=C1 MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 15
- 229910015999 BaAl Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 8
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 5
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 5
- 229910000943 NiAl Inorganic materials 0.000 description 3
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- RZUBARUFLYGOGC-MTHOTQAESA-L acid fuchsin Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)C1=C(N)C(C)=CC(C(=C\2C=C(C(=[NH2+])C=C/2)S([O-])(=O)=O)\C=2C=C(C(N)=CC=2)S([O-])(=O)=O)=C1 RZUBARUFLYGOGC-MTHOTQAESA-L 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical group 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 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 description 1
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 1
- CEQFOVLGLXCDCX-WUKNDPDISA-N methyl red Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=CC=C1C(O)=O CEQFOVLGLXCDCX-WUKNDPDISA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 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 description 1
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
Images
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
- 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
- B01J35/396—Distribution of the active metal ingredient
-
- 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
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/34—Manganese
-
- 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
- C02F2101/40—Organic compounds containing sulfur
-
- 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
本发明公开了一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，以铝酸盐为原材料，以铈盐和锰盐为改性金属离子，以有机酸为螯合剂络合铈或锰离子，加入适量丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺发生聚合反应并最终形成凝胶。经干燥、烧结、冷却等过程，并改变聚合条件、铈锰离子比例、丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺比例、烧结温度、合成顺序等，采用两步聚合的方式制备出光催化活性可控的核壳结构的铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂，本方法成本低，设备简单，易批量生产，攻克了传统铝酸盐作为光催化剂时容易发生水解的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及无机复合金属氧化物材料制备技术领域，具体是指一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法。
背景技术
尖晶石型MAl2O4基铝酸盐是一类非常重要的半导体光催化剂，因其具有独特的晶体结构和能带结构，在光催化领域尤其是降解各种有机污染物方面表现出极高的光催化活性。MAl2O4原料丰富、环境友好、化学稳定性好、价格低廉、易于制备，是光催化技术工业化应用的重要候选光催化材料。然而，MAl2O4光催化剂的带隙较宽，约为3.9eV左右，只能吸收波长小于320nm的紫外光，因此，太阳光的利用率较低。
目前，获得高效半导体光催化剂的途径主要有三个：
(1)提高光生电子-空穴对的分离，增加光子的利用率；
(2)拓展光谱响应范围，充分利用太阳光；
(3)提高光催化剂表面活性。
因此，可考虑上述方式来增强MAl2O4的光催化活性。
综合考虑上述三种途径，采用复合Ce、Mn离子的方式增强MAl2O4电荷的迁移和分离效率。辐照辅助聚丙烯酰胺凝胶法可合成MAl2O4:Ce:Mn光催化剂[Wang,et al.Journal ofElectronic Materials,2019,48(10):6675-6685]，该方法成功地合成了该光催化剂，也提高了MAl2O4的光催化活性。但是MAl2O4作为光催化剂时易水解，而通过该方法制备的MAl2O4:Ce:Mn光催化剂中的MAl2O4以复合物的形式存在，并未解决易水解的难题。因此，改进合成方法去合成多层包覆结构的MAl2O4:Ce:Mn光催化剂是一大挑战。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：称取0.1-2g的MAl2O4铝酸盐放入烧杯，M为Mg、Ca、Sr、Ba、Mn、Fe,、Co、Ni、Cu、Zn、Nb、Zr、Cd、Ga、Pd、Ru、Rh、Pt中的一种，再加入一定量的酒精进行超声分散0.5-3小时，随后将其静置澄清后倒掉上层清液。
步骤2：在步骤(1)烧杯中加入20-40mL去离子水，称取6.5235g的铈盐，缓慢加入上述溶液中；随后称取一定量的有机螯合剂，螯合剂与铈离子的摩尔比例为15:1～1:5；待溶解完全后，称取0-100g多糖作为防止塌缩的塌缩剂加入上述溶液中；随后，加入与铈离子摩尔比例为1:5～5:1的丙烯酰胺单体和质量比与丙烯酰胺为0:1～1:10的亚甲基双丙烯酰胺，每加入一种试剂，均需等上一种试剂完全溶解后才继续添加；
步骤3：待步骤(2)中试剂完全溶解后，采用不同的聚合方式进行聚合，获得凝胶；将获得的凝胶转移至干燥箱中在80-200℃恒温干燥24～120小时获得干凝胶；待冷却至室温后，将干凝胶取出研磨成粉，并将部分粉末在400～1400℃烧结2～72小时获得MAl2O4:Ce光催化剂，记为样品A。
步骤4：将步骤(3)样品A称取0.1～3g重复步骤1～3，除了将步骤(2)称取的铈盐修改为锰盐外，其余步骤保持一致；经干燥、烧结，获得MAl2O4:Ce:Mn光催化剂，记为样品B。
优选的是，所述步骤(2)中无机螯合剂为NTA系列、EDTA系列、DTPA系列、固胺系列、HEDTA系列或环氧固化剂系列中的一种，且不能引入新的金属杂质离子。
优选的是，所述步骤(3)中聚合方式为热聚合、紫外聚合或辐照聚合。
优选的是，所述步骤(2)中铈盐为无机酸或有机酸根组成的盐的一种，多糖为均一性多糖或不均一性多糖中的一种，所述步骤(4)中锰盐为无机酸或有机酸根组成的盐的一种。
优选的是，MAl2O4和Ce盐之间的摩尔比例可为0:1～9:1；Ce盐和锰盐之间的摩尔比例可为0:1～9:1。
优选的是，所述步骤(4)中合成的MAl2O4:Ce:Mn光催化剂形成了多层包覆的结构。
本发明的有益效果：
1、本发明以铝酸盐为核，铈盐、锰盐为外层包覆材料，合成了多层包覆结构的MAl2O4:Ce:Mn光催化剂，有效地解决了铝酸盐作为光催化剂时易水解的难题。
2、本发明原材料选择范围广，聚合方式可根据实验室自身条件选择，实现了资源的节约化使用。通过调节实验参数可实现粉末样品的形貌和光催化活性的控制合成，可实现规模化生产、重复性好，可用于降解甲基蓝、甲基橙、罗丹明B、甲基红、酸性品红等有机污染染料。
附图说明
图1是本发明一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法多层包覆结构的MAl2O4:Ce:Mn光催化剂的制备流程图。
图2是本发明一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法多层包覆结构的0.1MAl2O4:0.8Ce:0.1Mn光催化剂的XRD图谱。
图3是本发明一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法多层包覆结构的0.1MAl2O4:0.8Ce:0.1Mn光催化剂的降解活性图。
图1～3仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例一：
一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取一只刻度为100mL的烧杯，加入与铈盐(氯化铈)+锰盐(硫酸锰)摩尔比例为0.1：0.9的MgAl2O4，氯化铈与硫酸锰的摩尔比例为0.8:0.1，再加入20mL酒精，在超声仪中超声半小时；随后，将其取出，静置12小时，倒掉上层清液。
步骤2：在上述烧杯中加入20mL去离子水，称取0.8份的氯化铈，加入烧杯中进行磁力搅拌；待其完全溶解后，加入4.728g柠檬酸、20g葡萄糖、9.5959g丙烯酰胺和1.9192g亚甲基双丙烯酰胺，每加入一种试剂，均需等上一种试剂完全溶解后才继续添加。
步骤3：在80℃热聚合的条件下，获得凝胶体。将获得的凝胶在120℃恒温，进行干燥约24小时，获得黑色干凝胶。将部分黑色干凝胶研磨，在箱式炉中700℃烧结5小时，得到MgAl2O4:Ce光催化剂。
步骤4：将步骤3得到的MgAl2O4:Ce光催化剂重复步骤1-3，仅需将步骤2中的称取0.8份的氯化铈修改为称取0.1份的硫酸锰，获得多层包覆结构的0.1MgAl2O4:0.8Ce:0.1Mn光催化剂，其光催化降解百分比在光照甲基蓝3.5小时后达到了95.3％。
实施例二：
一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取一只刻度为100mL的烧杯，加入与铈盐(氯化铈)+锰盐(硫酸锰)摩尔比例为0.1：0.9的BaAl2O4，氯化铈与硫酸锰的摩尔比例为0.8:0.1，再加入20mL酒精，在超声仪中超声半小时；随后，将其取出，静置12小时，倒掉上层清液。
步骤2：在上述烧杯中加入20mL去离子水，称取0.8份的氯化铈，加入烧杯中进行磁力搅拌；待其完全溶解后，加入4.728g柠檬酸、20g葡萄糖、9.5959g丙烯酰胺和1.9192g亚甲基双丙烯酰胺，每加入一种试剂，均需等上一种试剂完全溶解后才继续添加。
步骤3：在80℃热聚合的条件下，获得凝胶体。将获得的凝胶在120℃恒温，进行干燥约24小时，获得黑色干凝胶。将部分黑色干凝胶研磨，在箱式炉中700℃烧结5小时，得到BaAl2O4:Ce光催化剂。
步骤4：将步骤3得到的BaAl2O4:Ce光催化剂重复步骤1-3，仅需将步骤2中的称取0.8份的氯化铈修改为称取0.1份的硫酸锰，获得多层包覆结构的0.1BaAl2O4:0.8Ce:0.1Mn光催化剂，其光催化降解百分比在光照甲基蓝3.5小时后达到了82.6％。
对比实施例一与实施例二：改变步骤1中的MgAl2O4为BaAl2O4，经合成后获得多层包覆结构的的0.1BaAl2O4:0.8Ce:0.9Mn发光材料，其XRD相结构主要以BaAl2O4相为主，其光催化降解百分比在光照甲基蓝3.5小时后达到了82.6％。
实施例三：
一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取一只刻度为100mL的烧杯，加入与铈盐(氯化铈)+锰盐(硫酸锰)摩尔比例为0.1：0.9的MgAl2O4，氯化铈与硫酸锰的摩尔比例为0.8:0.1，再加入20mL酒精，在超声仪中超声半小时；随后，将其取出，静置12小时，倒掉上层清液。
步骤2：在上述烧杯中加入20mL去离子水，称取0.8份的氯化铈，加入烧杯中进行磁力搅拌；待其完全溶解后，加入4.728g柠檬酸、20g葡萄糖、9.5959g丙烯酰胺和1.9192g亚甲基双丙烯酰胺，每加入一种试剂，均需等上一种试剂完全溶解后才继续添加。
步骤3：在80℃辐照聚合的条件下，获得凝胶体。将获得的凝胶在120℃恒温，进行干燥约24小时，获得黑色干凝胶。将部分黑色干凝胶研磨，在箱式炉中700℃烧结5小时，得到MgAl2O4:Ce光催化剂。
步骤4：将步骤3得到的MgAl2O4:Ce光催化剂重复步骤1-3，仅需将步骤2中的称取0.8份的氯化铈修改为称取0.1份的硫酸锰，获得多层包覆结构的0.1MgAl2O4:0.8Ce:0.1Mn光催化剂，其光催化降解百分比在光照甲基蓝2.5小时后达到了92％。
对比实施例一与实施例三：改变步骤3中的热聚合为辐照聚合的方式，经烧结后获得了多层包覆结构的0.1MgAl2O4:0.8Ce:0.1Mn光催化剂，其光催化降解百分比在光照甲基蓝2.5小时后达到了92％。
实施例四：
一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取一只刻度为100mL的烧杯，加入与铈盐(氯化铈)+锰盐(硫酸锰)摩尔比例为0.1：0.9的MgAl2O4，氯化铈与硫酸锰的摩尔比例为0.8:0.1，再加入20mL酒精，在超声仪中超声半小时；随后，将其取出，静置12小时，倒掉上层清液。
步骤2：在上述烧杯中加入20mL去离子水，称取0.8份的氯化铈，加入烧杯中进行磁力搅拌；待其完全溶解后，加入4.728g柠檬酸、20g葡萄糖、9.5959g丙烯酰胺和1.9192g亚甲基双丙烯酰胺，每加入一种试剂，均需等上一种试剂完全溶解后才继续添加。
步骤3：在80℃紫外光聚合的条件下，获得凝胶体。将获得的凝胶在120℃恒温，进行干燥约24小时，获得黑色干凝胶。将部分黑色干凝胶研磨，在箱式炉中700℃烧结5小时，得到MgAl2O4:Ce光催化剂。
步骤4：将步骤3得到的MgAl2O4:Ce光催化剂重复步骤1-3，仅需将步骤2中的称取0.8份的氯化铈修改为称取0.1份的硫酸锰，获得多层包覆结构的0.1MgAl2O4:0.8Ce:0.1Mn光催化剂，其光催化降解百分比在光照甲基蓝3小时后达到了91％。
对比实施例一与实施例四：改变步骤3中的热聚合为紫外光聚合的方式，经烧结后获得了多层包覆结构的0.1MgAl2O4:0.8Ce:0.1Mn光催化剂，其光催化降解百分比在光照甲基蓝3小时后达到了91％。
实施例五：
一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取一只刻度为100mL的烧杯，加入与铈盐(氯化铈)+锰盐(硫酸锰)摩尔比例为0.1：0.9的MgAl2O4，其中氯化铈与硫酸锰的摩尔比例为0.1:0.8，再加入20mL酒精，在超声仪中超声半小时；随后，将其取出，静置12小时，倒掉上层清液。
步骤2：在上述烧杯中加入20mL去离子水，称取0.8份的氯化铈，加入烧杯中进行磁力搅拌；待其完全溶解后，加入4.728g柠檬酸、20g葡萄糖、9.5959g丙烯酰胺和1.9192g亚甲基双丙烯酰胺，每加入一种试剂，均需等上一种试剂完全溶解后才继续添加。
步骤3：在80℃热聚合的条件下，获得凝胶体。将获得的凝胶在120℃恒温，进行干燥约24小时，获得黑色干凝胶。将部分黑色干凝胶研磨，在箱式炉中700℃烧结5小时，得到MgAl2O4:Ce光催化剂。
步骤4：将步骤3得到的MgAl2O4:Ce光催化剂重复步骤1-3，仅需将步骤2中的称取0.8份的氯化铈修改为称取0.1份的硫酸锰，获得多层包覆结构的0.1MgAl2O4:0.8Ce:0.1Mn光催化剂，其光催化降解百分比在光照甲基蓝3.5小时后达到了95.3％。
对比实施例一与实施例五：改变步骤1中氯化铈与硫酸锰的摩尔比例为0.8:0.1为0.1:0.8，经制备后获得了多层包覆结构的0.1MgAl2O4:0.1Ce:0.8Mn光催化剂，其光催化降解百分比在光照甲基蓝3.5小时后达到了67.2％。
实施例六：
一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取一只刻度为100mL的烧杯，加入与铈盐(氯化铈)+锰盐(硫酸锰)摩尔比例为0.1：0.9的BaAl2O4，氯化铈与硫酸锰的摩尔比例为0.1:0.8，再加入20mL酒精，在超声仪中超声半小时；随后，将其取出，静置12小时，倒掉上层清液。
步骤2：在上述烧杯中加入20mL去离子水，称取0.8份的氯化铈，加入烧杯中进行磁力搅拌；待其完全溶解后，加入4.728g柠檬酸、20g葡萄糖、9.5959g丙烯酰胺和1.9192g亚甲基双丙烯酰胺，每加入一种试剂，均需等上一种试剂完全溶解后才继续添加。
步骤3：在80℃热聚合的条件下，获得凝胶体。将获得的凝胶在120℃恒温，进行干燥约24小时，获得黑色干凝胶。将部分黑色干凝胶研磨，在箱式炉中700℃烧结5小时，得到BaAl2O4:Ce光催化剂。
步骤4：将步骤3得到的MgAl2O4:Ce光催化剂重复步骤1-3，仅需将步骤2中的称取0.8份的氯化铈修改为称取0.1份的硫酸锰，获得多层包覆结构的0.1BaAl2O4:0.1Ce:0.8Mn光催化剂，其光催化降解百分比在光照甲基蓝3.5小时后达到了58.7％。
对比实施例一与实施例六：改变步骤1中的MgAl2O4为BaAl2O4，且改变氯化铈与硫酸锰的摩尔比例为0.8:0.1为0.1:0.8，经制备后获得了多层包覆结构的0.1BaAl2O4:0.1Ce:0.8Mn光催化剂，其光催化降解百分比在光照甲基蓝3.5小时后达到了58.7％。
实施例七：
一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取一只刻度为100mL的烧杯，加入与铈盐(氯化铈)+锰盐(硫酸锰)摩尔比例为0.1：0.9的BaAl2O4，氯化铈与硫酸锰的摩尔比例为0.1:0.8，再加入20mL酒精，在超声仪中超声半小时；随后，将其取出，静置12小时，倒掉上层清液。
步骤2：在上述烧杯中加入20mL去离子水，称取0.8份的氯化铈，加入烧杯中进行磁力搅拌；待其完全溶解后，加入4.728g柠檬酸、20g葡萄糖、9.5959g丙烯酰胺和1.9192g亚甲基双丙烯酰胺，每加入一种试剂，均需等上一种试剂完全溶解后才继续添加。
步骤3：在80℃辐照聚合的条件下，获得凝胶体。将获得的凝胶在120℃恒温，进行干燥约24小时，获得黑色干凝胶。将部分黑色干凝胶研磨，在箱式炉中700℃烧结5小时，得到BaAl2O4:Ce光催化剂。
步骤4：将步骤3得到的MgAl2O4:Ce光催化剂重复步骤1-3，仅需将步骤2中的称取0.8份的氯化铈修改为称取0.1份的硫酸锰，获得多层包覆结构的0.1BaAl2O4:0.1Ce:0.8Mn光催化剂，其光催化降解百分比在光照甲基蓝3.5小时后达到了65.8％。
对比实施例一与实施例七：改变步骤1中的MgAl2O4为BaAl2O4，改变氯化铈与硫酸锰的摩尔比例为0.8:0.1为0.1:0.8，且改变聚合方式为辐照聚合，经制备后获得了多层包覆结构的0.1BaAl2O4:0.1Ce:0.8Mn光催化剂，其光催化降解百分比在光照甲基蓝3.5小时后达到了65.8％。
实施例八：
一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取一只刻度为100mL的烧杯，加入与铈盐(氯化铈)+锰盐(硫酸锰)摩尔比例为0.1：0.9的NiAl2O4，氯化铈与硫酸锰的摩尔比例为0.8:0.1，再加入20mL酒精，在超声仪中超声半小时；随后，将其取出，静置12小时，倒掉上层清液。
步骤2：在上述烧杯中加入20mL去离子水，称取0.8份的氯化铈，加入烧杯中进行磁力搅拌；待其完全溶解后，加入4.728g柠檬酸、20g葡萄糖、9.5959g丙烯酰胺和1.9192g亚甲基双丙烯酰胺，每加入一种试剂，均需等上一种试剂完全溶解后才继续添加。
步骤3：在80℃热聚合的条件下，获得凝胶体。将获得的凝胶在120℃恒温，进行干燥约24小时，获得黑色干凝胶。将部分黑色干凝胶研磨，在箱式炉中700℃烧结5小时，得到NiAl2O4:Ce光催化剂。
步骤4：将步骤3得到的MgAl2O4:Ce光催化剂重复步骤1-3，仅需将步骤2中的称取0.8份的氯化铈修改为称取0.1份的硫酸锰，获得多层包覆结构的0.1NiAl2O4:0.8Ce:0.9Mn光催化剂，其光催化降解百分比在光照甲基蓝3.5小时后达到了93.5％。
对比实施例一与实施例八：改变步骤1中的MgAl2O4为NiAl2O4，经合成后获得多层包覆结构的的0.1NiAl2O4:0.8Ce:0.9Mn发光材料，其光催化降解百分比在光照甲基蓝3.5小时后达到了93.5％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：称取0.1-2g的MAl2O4铝酸盐放入烧杯，M为Mg、Ca、Sr、Ba、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Nb、Zr、Cd、Ga、Pd、Ru、Rh、Pt中的一种，再加入一定量的酒精进行超声分散0.5-3小时，随后将其静置澄清后倒掉上层清液；
步骤2：在步骤（1）烧杯中加入20-40mL去离子水，称取6.5235g的铈盐，缓慢加入上述溶液中；随后称取一定量的有机螯合剂，有机螯合剂与铈离子的摩尔比例为15:1~1:5；待溶解完全后，称取0-100g葡萄糖作为防止塌缩的塌缩剂加入上述溶液中；随后，加入与铈离子摩尔比例为1:5~5:1的丙烯酰胺单体和质量比与丙烯酰胺为0:1~1:10的亚甲基双丙烯酰胺，每加入一种试剂，均需等上一种试剂完全溶解后才继续添加，其中，葡萄糖与亚甲基双丙烯酰胺的添加量不为0；
步骤3：待步骤（2）中试剂完全溶解后，采用不同的聚合方式进行聚合，获得凝胶；将获得的凝胶转移至干燥箱中在80-200℃恒温干燥24~120小时获得干凝胶；待冷却至室温后，将干凝胶取出研磨成粉，并将部分粉末在400~1400℃烧结2~72小时获得MAl2O4:Ce光催化剂，记为样品A；
步骤4：将步骤（3）样品A称取0.1~3g重复步骤1~3，除了将步骤（2）称取的铈盐修改为锰盐外，其余步骤保持一致；经干燥、烧结，获得MAl2O4:Ce:Mn光催化剂，记为样品B。
2.根据权利要求1所述的一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中有机螯合剂为NTA系列、EDTA系列、DTPA系列、固胺系列、HEDTA系列或环氧固化剂系列中的一种，且不能引入新的金属杂质离子。
3.根据权利要求1所述的一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中聚合方式为热聚合、紫外聚合或辐照聚合。
4.根据权利要求1所述的一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中铈盐为无机酸或有机酸根组成的盐的一种，所述步骤（4）中锰盐为无机酸或有机酸根组成的盐的一种。
5.根据权利要求1所述的一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中合成的MAl2O4:Ce:Mn光催化剂形成了多层包覆的结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010047639.0A CN111151242B (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010047639.0A CN111151242B (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111151242A CN111151242A (zh) | 2020-05-15 |
| CN111151242B true CN111151242B (zh) | 2022-08-09 |
Family
ID=70563549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010047639.0A Active CN111151242B (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111151242B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112337456B (zh) * | 2020-10-12 | 2023-07-04 | 重庆三峡学院 | 一种核壳结构的ZnO/MgO复合压电催化剂的制备方法 |
| CN113083302B (zh) * | 2021-04-25 | 2023-05-05 | 西南民族大学 | 一种异质结构纳米复合物及其制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018024014A1 (zh) * | 2016-08-03 | 2018-02-08 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 一种Ce掺杂YAG发光陶瓷的制备方法 |
| CN108841375A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-20 | 陕西科技大学 | 一种提高铝酸盐长余辉发光材料发光性能的方法 |
| CN109897635A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-06-18 | 重庆三峡学院 | 一种空间照明***用铝酸盐发光材料的制备方法 |
-
2020
- 2020-01-16 CN CN202010047639.0A patent/CN111151242B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018024014A1 (zh) * | 2016-08-03 | 2018-02-08 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 一种Ce掺杂YAG发光陶瓷的制备方法 |
| CN108841375A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-20 | 陕西科技大学 | 一种提高铝酸盐长余辉发光材料发光性能的方法 |
| CN109897635A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-06-18 | 重庆三峡学院 | 一种空间照明***用铝酸盐发光材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Optical and electrochemical properties of perovskite type MAlO3 (M = Y, La, Ce) pigments synthesized by a gamma-ray irradiation assisted polyacrylamide gel route;Huajing Gao et al.;《Ceramics International》;20180515;第44卷(第12期);14754-14766 * |
| Synergistic Effects of Optical and Photoluminescence Properties, Charge Transfer, and Photocatalytic Activity in MgAl2O4:Ce and Mn-Codoped MgAl2O4:Ce Phosphors;Shifa Wang et al.;《Journal of Electronic Materials 》;20190802;第48卷(第10期);6675–6685 * |
| 聚丙烯酰胺凝胶法在合成三元金属氧化物材料中的应用;王仕发;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅰ辑》;20160715(第7期);第23-71页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111151242A (zh) | 2020-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101890354B (zh) | 一种铁酸铋光催化剂的制备方法 | |
| CN101817555B (zh) | 一种具有分等级结构的碳酸氧铋微米花材料及其制备方法 | |
| CN107008507B (zh) | 一种介孔Fe基MOF@AgI高效复合可见光光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN108671937B (zh) | 一种锰铜复合氧化物催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN111151242B (zh) | 一种铈锰金属离子改性的铝酸盐光催化剂的制备方法 | |
| CN105800686B (zh) | 一种制备Bi5O7I的方法 | |
| CN109897635B (zh) | 一种空间照明***用铝酸盐发光材料的制备方法 | |
| CN110589886A (zh) | 一种碳酸氧铋的制备方法 | |
| CN108996557B (zh) | 一种空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料及其制备方法 | |
| CN107983386B (zh) | 一种超薄BiOCl/氮掺杂石墨烯量子点复合光催化剂及制备方法 | |
| CN113351226B (zh) | 一种负载花瓣状ZnIn2S4的氧化铋复合可见光催化材料的制备方法及其制得的产品 | |
| CN105948117B (zh) | 一种以水热法制备HfO2纳米颗粒的方法 | |
| CN109437292A (zh) | 一种高效合成的超薄二维二氧化钛纳米片及制备方法 | |
| CN111151258B (zh) | 一种碳量子点修饰的n-n型MFe12O19/CeO2磁分离光催化剂的制备方法 | |
| CN109133144A (zh) | 一种单分散超小粒径二氧化铈纳米晶的制备方法 | |
| CN113461054A (zh) | 一种BiOCl粉体及其制备方法和应用 | |
| CN106582667A (zh) | 一种铒离子掺杂钴酸镧光催化剂粉体及其制备方法和应用 | |
| CN110422871A (zh) | 氧化铈纳米管的制备方法 | |
| CN107482229B (zh) | 一种无表面活性剂制备CeO2/C纳米网的方法 | |
| CN109999857B (zh) | 一种近红外响应空心氟化铈上转换光催化材料及其制备方法与应用 | |
| CN112264013B (zh) | 一种纤维素基钴氧复合磷酸银光催化异质结的制备方法 | |
| CN101983927B (zh) | 一种三氧化二钇微纳空心球的制备方法 | |
| CN113559856A (zh) | 一种钛酸钡/碘酸银异质结光催化剂的制备方法 | |
| CN105271286B (zh) | 一种以改性硅藻土为原料合成Cr‑Al‑ZSM‑22分子筛的方法 | |
| CN102212365A (zh) | 一种铕掺杂钛酸钙荧光粉的制备方法 |
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 |