[發明專利]一種Co3O4@ACSs/BiOCl球形吸附-光催化復合催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201510675366.3
• 申請日: 2015-10-19
• 公開（公告）號: CN105195183A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 張長明;張小超;張繼龍;易群;宋雯;李瑞;魯冰倩
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J27/128
• 分類號: B01J27/128;B01J35/08;B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

技術領域

本發明涉及一種活性炭球（ACSs）改性制Co₃O₄ACSs/BiOCl球形吸附-光催化復合催化劑的制備方法，屬于光催化技術領域。

背景技術

近年來，各類有毒有害的污染物大量排入環境，造成的環境污染和資源耗竭問題日益對人身健康和生態平衡構成嚴重威脅。光催化技術是一種以半導體為催化劑，吸收光產生的電子-空穴對誘發氧化與還原反應，從而降解有機污染物的綠色新技術。它不僅可以直接利用太陽能徹底礦化各種難以生物降解的有機污染物，而且不產生二次污染，具有良好的應用前景。目前商業的光催化劑主要集中以TiO₂為核心材料，但TiO₂光催化劑禁帶較寬(Eg=3.2eV)，只能利用占太陽能4%的紫外光，不能利用太陽光中的可見光(占太陽能的45%)，導致太陽能利用效率較低，限制了基于TiO₂等寬禁帶半導體光催化技術的實際應用。因此，研究新型高效可利用太陽能的光催化劑已成為當前光催化技術的重要任務。

Co₃O₄作為一種半導體材料納米光催化材料，其帶隙值約為2.69eV，具有良好的可見光吸收能力。結合新型光催化材料BiOCl不受合成條件的影響且具有獨特的電子結構、良好的光催化性能和間接躍遷模式，兩者優勢互補結合，有利于空穴-電子對的有效分離和電荷轉移，使得其在太陽能電池和污染物處理中具有更高的應用潛力。但從現有研究結果來看，目前報道的相關催化劑普遍存在粉體不易回收、比表面積較小、吸附容量較低、光生電子空穴對的分離效率低等缺點，它們的光催化效率仍需進一步提高。因此，有必要在現有研究基礎之上開發負載型且具有高效吸附性能兼顧催化效率更高的光催化材料。

發明內容

本發明旨在提供一種原料價廉易得、工藝簡單可控、操作條件溫和的方法對活性炭（ACSs）球改性制備Co₃O₄ACSs/BiOCl球形吸附-光催化復合催化劑。

本發明提供的一種Co₃O₄ACSs/BiOCl球形吸附-光催化復合催化劑的制備方法，包括以下步驟，

（1）將酚類、三聚氰胺與醛類按照摩爾比1∶（0.5～3）∶（4～10）加入水中，1mol酚類使用100-500mL水；將相對于所述酚類化合物質量分數分別為3%～7%的催化劑和2%～10%的對羥基苯腈加入上述溶液中，攪拌30min后添加相對于所述酚類化合物質量分數分別為3%～18%的分散劑和1%～7%的硝酸鈷，繼續攪拌并加熱升溫到90～100℃，然后添加相對于所述酚類化合物質量分數3%～12%的固化劑，繼續攪拌4～8h，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球；

所述酚類為間乙基苯酚、對異丙基苯酚、甲基萘酚的一種或多種混合物；

所述醛類為糠醛或多聚甲醛；

（2）將上述樹脂球與碳酸鉀按照摩爾比1∶5～10，在氮氣保護下由室溫升溫至850～1000℃進行活化，活化時間為1.5～6h，自然降溫至室溫，洗滌、過濾得到Co₃O₄ACSs；

（3）將質量比為1.5～6∶1的BiCl₃和濃度為15%稀鹽酸混合后，所得的混合物與步驟2所得產物按照質量比為2～8∶1加入到100-300mL濃度為1mol/L的尿素溶液中，然后緩慢滴加氨水溶液，使pH值范圍控制在6～12，攪拌得到懸浮溶液；

（4）將步驟（3）所得的懸浮溶液轉入內襯聚四氟乙烯的高壓反應釜中，在120～250℃溫度下反應15～24h，得到沉淀，經洗滌，烘干后得到Co₃O₄ACSs/BiOCl球形吸附-光催化復合催化劑。

上述制備方法中，所述催化劑為三乙烯四胺、乙二胺或碳酸鈉。

上述制備方法中，所述分散劑為聚乙烯醇或阿拉伯膠。

上述制備方法中，所述固化劑為六次甲基四胺或聚苯胺。

上述制備方法中，步驟（1）中所述酚類化合物、三聚氰胺與所述醛類化合物摩爾比為1∶2∶6。

上述制備方法中，步驟（4）中，所述沉淀物經蒸餾水洗滌，至少反復洗滌5次。

上述制備方法中，步驟（4）中，所述烘干的溫度為70-100℃。

本發明的有益效果：