[發(fā)明專利]一種具有活化多種催化作用的納米結(jié)構(gòu)化催化劑及其應(yīng)用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010260527.3 | 申請日： | 2020-04-03 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN111569895A | 公開（公告）日： | 2020-08-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 胡鐘霆;金子彥;趙峻;趙佳;吳駿;丁寅;邢文豪 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江工業(yè)大學(xué);趙峻 |
| 主分類號(hào)： | B01J23/843 | 分類號(hào)： | B01J23/843;B01J37/08;B01J37/10;C01G49/00;B82Y40/00;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30 |
| 代理公司： | 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213 | 代理人： | 周紅芳 |
| 地址： | 310014 浙*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 具有 活化 多種 催化 作用 納米 結(jié)構(gòu) 催化劑 及其 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明公開了一種具有活化多種催化作用的納米結(jié)構(gòu)化催化劑及其應(yīng)用，催化劑制備方法為：先將鉍鹽、鐵鹽和檸檬酸充分反應(yīng)形成三核Bi/Fe?檸檬酸鹽絡(luò)合物，然后在NaOH溶液的添加作用下形成具有豐富檸檬酸鹽表面活性的Bi/Fe復(fù)合氫氧化物，通過低溫油浴脫水共沉淀反應(yīng)后，在檸檬酸、尿素等常規(guī)添加劑下進(jìn)行水熱反應(yīng)，成功阻止了鉍鐵氧體的快速生長本性，最終制得形貌可控的納米級(jí)鉍鐵氧體晶體組成的納米結(jié)構(gòu)化鉍鐵氧體規(guī)整團(tuán)簇體，即得催化劑。本發(fā)明催化劑具有一劑多效功能，且對(duì)有機(jī)物的催化降解活性高，在水體中分別可通過硫酸根活化催化、可見光?芬頓催化體系及可見光光催化等方式有效降解有機(jī)物，可以針對(duì)有機(jī)物的不同種類，相應(yīng)選擇合適的催化降解方式。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及水體污染物治理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有活化多種催化作用的納米結(jié)構(gòu)化催化劑及其應(yīng)用。
背景技術(shù)
三元金屬氧化物，其結(jié)構(gòu)可定義為AxByOz（如Bi2Fe4O9，NiFe2O4，ZnMn2O4，CaTiO3，LaCrO3，BiMnO3，Bi2WO6，CoMoO4等），一般包含一種或多種過渡金屬元素，因此它們通常都具有多種功能性可應(yīng)用于不同方面。其中鉍鐵氧體在室溫下具有弱鐵磁性和鐵電性，是一種具有良好前景的復(fù)合鐵基催化材料，一般認(rèn)為其具有三種自發(fā)極化的結(jié)構(gòu)，分別為鈣鈦礦BiFeO3，莫來石Bi2Fe4O9和亞硅酸鹽Bi25FeO40。許多研究表明，它們具有獨(dú)特的物理和結(jié)構(gòu)特性，可應(yīng)用于陶瓷電容器，鐵電存儲(chǔ)器，信息存儲(chǔ)，自旋電子器件，傳感器和鐵電超快光電設(shè)備等領(lǐng)域。
近年來，研究人員發(fā)現(xiàn)鉍鐵氧體還具有出色的催化作用，例如可見光光催化、乙酰化、類芬頓氧化等，引發(fā)了廣泛的關(guān)注。根據(jù)最近的報(bào)道，由于其具有窄帶隙（~2.2eV）、富鐵、可自發(fā)極化等特性，鉍鐵氧體可通過多種催化作用，作為一種高效的多相催化劑應(yīng)用于環(huán)境污染治理。盡管鉍鐵氧體被證實(shí)具有特殊的催化功能，但是其催化性能有待強(qiáng)化。
一般而言，控制材料形貌結(jié)構(gòu)是提高催化劑性能的有效方法之一。研究發(fā)現(xiàn)，鉍鐵氧體具有較強(qiáng)的自組裝能力，且晶體生長迅速，另外它對(duì)合成過程中的溫度、氧氣壓力等條件較為敏感，因此鉍鐵氧體制備中一大挑戰(zhàn)在于如何通過合成過程的精細(xì)化控制避免雜質(zhì)相生成和實(shí)現(xiàn)形貌結(jié)構(gòu)的調(diào)控。尺寸效應(yīng)是體現(xiàn)催化劑性能的另一主要重要指標(biāo)。目前，已有研究將鉍鐵氧體的形態(tài)調(diào)整為片狀，立方，八面體，棒狀等，然而它們中的大多數(shù)在至少在某一維度上仍是微米級(jí)（ 1毫米），因此，通過減小該催化劑的尺寸是提高鉍鐵氧體催化劑活性的有效策略。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有活化多種催化作用的納米結(jié)構(gòu)化催化劑及其應(yīng)用。
所述的一種具有活化多種催化作用的納米結(jié)構(gòu)化催化劑，其特征在于所述催化劑為納米級(jí)鉍鐵氧體晶體組成的納米結(jié)構(gòu)化鉍鐵氧體規(guī)整團(tuán)簇體，其制備方法包括以下步驟：
1）將鉍鹽、鐵鹽和檸檬酸按照1 : 1~3 :4~9的摩爾比溶于濃度為0.5~3M的HNO3水溶液中，充分?jǐn)嚢枋够旌弦褐械臋幟仕岷虰i/Fe離子之間相互作用形成三核Bi/Fe-檸檬酸鹽絡(luò)合物；其中鐵鹽在所述HNO3水溶液中的添加濃度為0.5~3 g/mL；
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