CN106694050A - 一种核壳结构可见光催化剂的制备方法 - Google Patents
一种核壳结构可见光催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106694050A CN106694050A CN201611243817.7A CN201611243817A CN106694050A CN 106694050 A CN106694050 A CN 106694050A CN 201611243817 A CN201611243817 A CN 201611243817A CN 106694050 A CN106694050 A CN 106694050A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano wire
- visible light
- zif
- preparation
- shell structure
- 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
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 title claims abstract description 4
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000013154 zeolitic imidazolate framework-8 Substances 0.000 claims abstract description 28
- 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 27
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 23
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 24
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 12
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 10
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 10
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 10
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N hydron;methyl 4-methoxypyridine-2-carboxylate;chloride Chemical compound Cl.COC(=O)C1=CC(OC)=CC=N1 RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 7
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 6
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 11
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 10
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 abstract 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 9
- 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 9
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 9
- 239000013153 zeolitic imidazolate framework Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 5
- 150000008614 2-methylimidazoles Chemical class 0.000 description 3
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 108010022579 ATP dependent 26S protease Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 229940073609 bismuth oxychloride Drugs 0.000 description 1
- NNLOHLDVJGPUFR-UHFFFAOYSA-L calcium;3,4,5,6-tetrahydroxy-2-oxohexanoate Chemical compound [Ca+2].OCC(O)C(O)C(O)C(=O)C([O-])=O.OCC(O)C(O)C(O)C(=O)C([O-])=O NNLOHLDVJGPUFR-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000205 computational method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- BWOROQSFKKODDR-UHFFFAOYSA-N oxobismuth;hydrochloride Chemical compound Cl.[Bi]=O BWOROQSFKKODDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- -1 zeolite imidazole ester Chemical class 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
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/26—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
-
- 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
-
- 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
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
-
- 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
- B01J2531/00—Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
- B01J2531/02—Compositional aspects of complexes used, e.g. polynuclearity
- B01J2531/0225—Complexes comprising pentahapto-cyclopentadienyl analogues
- B01J2531/0233—Aza-Cp ligands, i.e. [CnN(5-n)Rn]- in which n is 0-4 and R is H or hydrocarbyl, or analogous condensed ring systems
-
- 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
- B01J2531/00—Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
- B01J2531/20—Complexes comprising metals of Group II (IIA or IIB) as the central metal
- B01J2531/26—Zinc
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种核壳结构可见光催化剂的制备方法，先采用溶剂热方法制备出Bi2S3纳米线作为核；再以Bi2S3纳米线为基体材料，利用逐步组装法，原位生长多孔ZIF‑8作为壳，即可得到以Bi2S3纳米线为核，以ZIF‑8为壳的可见光催化剂。本发明制备条件温和，工艺简单，可操作性好，所得材料有稳定性高，催化效率高之特点，对染料废水具有明显的可见光降解作用，其中在可见光下，用于降解罗丹明B，最高催化率90 min可达97%，有望应用于其他方面，如气体吸附、光电材料或光催化材料。
Description
技术领域
本发明属于光催化领域，尤其涉及一种催化剂，具体来说是一种核壳结构可见光催化剂的制备方法。
背景技术
随着全球环境污染和能源危机日趋严重，环境保护和可持续发展已成为人类关注的重要课题。近年来，由于工农业废水和生活污水大量排放，导致水体有机物含量增高，水污染严重，并逐渐威胁到人类的生存。目前，光催化技术被认为是解决能源和环境问题最有效、最具有前景的方法。然而，单一半导体材料性能方面的局限性已逐渐不能满足实际功能应用的需求。因此，亟待开发一种成本低，环境友好，反应简单，具有良好催化效果的复合光催化剂及其制备方法。
金属有机骨架材料 (Metal-organic frameworks，简称MOFs) 是一种新型多孔材料，具有高比表面积、高孔隙率及化学可修饰性等优点。但 MOFs 自身较差的热稳定性和耐溶剂性限制了其广泛应用。沸石咪唑酯骨架材料（ZeoliticImidazolate Frameworks，简称ZIFs)是一类以咪唑或其衍生物为配体的，新型的、具有沸石拓扑结构的纳米多孔MOFs 材料，兼具沸石及 MOFs两种材料的优点，具有优异的热稳定性和结构稳定性以及结构和功能的可调性，因此，ZIF 材料在吸附、分离和催化方面具有很好的应用前景。其中，ZIF-8 是ZIF 材料中最具有代表性的一种，比表面积大（1400 m2/g）、孔容高、水热稳定性好、耐有机溶剂，可应用在气体吸附、分离，储氢和催化等多个领域，是目前研究最为广泛的一类 ZIF材料。
Bi2S3是一种直接带隙的无机半导体材料，具有稳定、无毒、环境友好等优点，其能带间隙为1.3 eV，具有很强的向C轴生长的趋势，易于形成一种高长径比的一维晶体结构，在发光材料、非线性光学材料、光催化材料、热电冷却技术和光电子等方面有着广泛的应用前景；但单一组分的Bi2S3在光催化实际应用当中受到了限制，为解决这一问题，科学工作者们进行了许多研究。
中国专利201110344121.4公开了一种硫化铋纳米粒子/氯氧化铋复合光催化材料及其制备方法，所述复合光催化材料用于降解2,4-二氯苯酚，在150 min可见光照射下光催化效率可达82.3％，催化效率还有待进一步提高。
专利CN105854899A中公开了一种Bi2S3/TiO2复合型高效可见光催化剂的制备方法，所述复合材料用于降解罗丹明B，具有显著地效果，但是该法采用两步（溶胶）水热法复合，且最后还需高温热处理，制备工艺复杂，成本高。到目前为止，Bi2S3-ZIF-8 复合光催化剂尚未见相关文献报道。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种核壳结构可见光催化剂的制备方法，所述的这种核壳结构可见光催化剂的制备方法要解决现有技术中的可见光催化剂的制备工艺复杂，催化效力有限的技术问题。
本发明提供了一种核壳结构可见光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1)一个制备Bi2S3纳米线的步骤；称取硝酸铋、硫脲、氢氧化锂、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇，所述的硝酸铋、硫脲、氢氧化锂、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇的物料比为1mmol: (3~5)mmol:(2~5) g:(1~5) mmol:(10~30) ml；然后将上述物料放入到一个反应釜中，在180~200℃下反应24~48 h；将反应后所得到混合物过滤，洗涤，在80~90℃下真空干燥5~12h，即得Bi2S3纳米线；
2)一个制备ZIF-8@Bi2S3纳米线的步骤，称取Zn(NO3)2·6H2O，将Zn(NO3)2·6H2O分散于甲醇溶液中，所述的Zn(NO3)2·6H2O和甲醇溶液的物料比为5~17.5mmol：10~30 ml，超声10~20 min，静置，形成稳定的醇水溶液；将步骤1）所得的Bi2S3纳米线浸泡在醇水溶液中，所述的Bi2S3纳米线和Zn(NO3)2·6H2O的物料比为0.35mmol：5~17.5mmol，搅拌3~8h后，抽滤洗涤，形成Zn2+@Bi2S3复合结构；
3)称取2-甲基咪唑，将2-甲基咪唑分散于甲醇溶液中，所述的2-甲基咪唑和甲醇溶液的物料比为10~35mmol：10~30 ml，超声，静置，形成均匀的醇溶液；
4)将步骤2）所获得的Zn2+@Bi2S3复合结构浸泡在步骤3）的醇溶液中，超声20~30 min，形成均匀的混合液，静置3~8h，抽滤、洗涤、干燥，获得核壳结构ZIF-8@Bi2S3可见光催化剂。
进一步的，所述的2-甲基咪唑与Zn(NO3)2·6H2O的摩尔比为2:1。
本发明采用溶剂热方法制备棒状Bi2S3前驱体，再以Bi2S3为基体材料，利用逐步组装法，原位生长多孔ZIF-8作为壳，即可得到以Bi2S3纳米线为核，以ZIF-8为壳的可见光催化剂。制备方法节能、简单易行。此法得到的新型ZIF-8@Bi2S3纳米复合材料，结合了Bi2S3和ZIF-8 两种材料各自的优点，形成一种新型的、具有良好催化性能的多功能型复合材料。
本发明采用溶剂热方法和超声辅助原位生长法制备ZIF-8@Bi2S3复合可见光催化剂，即采用简单的合成技术制备具有较高催化性能的复合催化剂。该复合催化剂兼具各组分材料的优点，并且各组分间的相互作用能够产生新的功能，另外异质结构材料独特的异质界面效应能够有效促进电荷分离和减缓光生电子-空穴对的复合效率，在光催化领域具有潜在的应用价值。
本发明将沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8和无机半导体催化剂Bi2S3相结合，其中Bi2S3作为基体材料，其表面负载的ZIF-8作为吸附材料，从而利用Bi2S3的催化性能及沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8的超大比表面积，将吸附、催化反应结合起来，综合上述两种材料各自的特点和优势制备一种新型的稳定的多功能复合材料，在气体或废水处理中对有机物的吸附和催化分解等领域具有大的应用潜力。所制备的复合催化材料，用于降解罗丹明B，在可见光下具有良好的光催化性能，最高催化率90 min可达97%，有望应用于其他方面，如气体吸附、光电材料或光催化材料。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明的ZIF-8@Bi2S3复合可见光催化剂，其制备工艺简单可控、条件较为温和、设备要求低，原料成本低廉，可操作性强，无污染、实用性强，以可见光为驱动能，催化效率高，非常适合于有机污染物降解处理，可大规模生产，在工业生产方面具有重要的潜在应用。
附图说明
图1是实施例1，2，3中所得ZIF-8@Bi2S3纳米线样品的XRD。
图2是实施例2中所得ZIF-8@Bi2S3纳米线的场发射扫描电镜（SEM）图。
具体实施方式
为了更好的理解和实施，下面结合实施范例详细说明本发明。
本发明中，采用罗丹明B模拟工业废水，考察制备催化剂在可见光下的光催化活性。光催化测定实验是在一个特制的双层反应容器中进行的，容器隔层通有循环水以保持室温并在容器底部加以磁力搅拌。使用500W卤钨灯作为可见光光源，水平放置于反应体系上方约20cm处，在反应器上方2cm处放置KenKo L41 滤光镜屏蔽410nm以下的紫外光，从而控制照射到体系的光为可见光。罗丹明B溶液催化率的计算方法：
C(%)=A/A0*100（C表示催化率，A0是罗丹明B初始吸光度，A是光催化罗丹明B溶液后的吸光度）
实施例1
（1）Bi2S3纳米线的制备
a. 将硝酸铋、硫脲、氢氧化锂、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、乙二醇按比例为1 mmol: 3mmol: 3 g: 1mmol: 10 ml进行称量；
b. 将步骤a称量的物质放入到反应釜中，在200 ℃下反应24 h；
c. 将b所得到混合物过滤，洗涤，在80 ℃下真空干燥6 h，即得Bi2S3纳米线。
（2）ZIF-8@Bi2S3纳米线的自组装制备：
a. 称取17.5mmolZn(NO3)2•6H2O分散于15 ml甲醇溶液中，超声10 min，静置，形成稳定的醇水溶液；
b. 称取（1）所得的0.35mmol Bi2S3纳米线，浸泡在a溶液中，搅拌5h后，抽滤洗涤，促使Bi2S3纳米线通过S-Zn耦合键能，组装形成Zn2+@Bi2S3复合结构；
c. 称取35mmol 2-甲基咪唑分散于15 ml甲醇溶液中，超声，静置，形成均匀的醇溶液；
d. 将b所获得Zn2+@Bi2S3复合结构浸泡在c溶液中，超声30 min，形成均匀的混合液，静置5h，抽滤、洗涤、干燥。通过2-甲基咪唑与Zn2+配位，获得ZIF-8@Bi2S3纳米线。
该ZIF-8@Bi2S3复合可见光催化剂对罗丹明B有较好的降解性能，降解率90min可达82%。
实施例2
（1）Bi2S3纳米线的制备
a. 将硝酸铋、硫脲、氢氧化锂、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、乙二醇按比例为1 mmol: 3mmol: 3 g: 1mmol: 10 ml进行称量；
b. 将步骤a称量的物质放入到反应釜中，在200 ℃下反应24 h；
c. 将b所得到混合物过滤，洗涤，在80 ℃下真空干燥6 h，即得Bi2S3纳米线。
（2）ZIF-8@Bi2S3纳米线的自组装制备：
a. 称取7mmolZn(NO3)2•6H2O分散于15 ml甲醇溶液中，超声10 min，静置，形成稳定的醇水溶液；
b. 称取（1）所得的0.35mmol Bi2S3纳米线，浸泡在a溶液中，搅拌5h后，抽滤洗涤，促使Bi2S3纳米线通过S-Zn耦合键能，组装形成Zn2+@Bi2S3复合结构；
c. 称取14 mmol 2-甲基咪唑分散于15 ml甲醇溶液中，超声，静置，形成均匀的醇溶液；
d. 将b所获得Zn2+@Bi2S3复合结构浸泡在c溶液中，超声30 min，形成均匀的混合液，静置5h，抽滤、洗涤、干燥。通过2-甲基咪唑与Zn2+配位，获得ZIF-8@Bi2S3纳米线。
该ZIF-8@Bi2S3复合可见光催化剂对罗丹明B有较好的降解性能，降解率90min可达97%。
实施例3
（1）Bi2S3纳米线的制备
a. 将硝酸铋、硫脲、氢氧化锂、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、乙二醇按比例为1 mmol: 3mmol: 3 g: 1mmol: 10 ml进行称量；
b. 将步骤a称量的物质放入到反应釜中，在200 ℃下反应24 h；
c. 将b所得到混合物过滤，洗涤，在80 ℃下真空干燥6 h，即得Bi2S3纳米线。
（2）ZIF-8@Bi2S3纳米线的自组装制备：
a. 称取5mmolZn(NO3)2•6H2O分散于15 ml甲醇溶液中，超声10 min，静置，形成稳定的醇水溶液；
b. 称取（1）所得的0.35mmol Bi2S3纳米线，浸泡在a溶液中，搅拌5h后，抽滤洗涤，促使Bi2S3纳米线通过S-Zn耦合键能，组装形成Zn2+@Bi2S3复合结构；
c. 称取10mmol 2-甲基咪唑分散于15 ml甲醇溶液中，超声，静置，形成均匀的醇溶液；
d. 将b所获得Zn2+@Bi2S3复合结构浸泡在c溶液中，超声30 min，形成均匀的混合液，静置5h，抽滤、洗涤、干燥。通过2-甲基咪唑与Zn2+配位，获得ZIF-8@Bi2S3纳米线。
该ZIF-8@Bi2S3复合可见光催化剂对罗丹明B有较好的降解性能，降解率90min可达80%。
Claims (2)
1.一种核壳结构可见光催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）一个制备Bi2S3纳米线的步骤；称取硝酸铋、硫脲、氢氧化锂、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇，所述的硝酸铋、硫脲、氢氧化锂、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇的物料比为1mmol: (3~5)mmol:(2~5) g:(1~5) mmol:(10~30) ml；然后将上述物料放入到一个反应釜中，在180~200℃下反应24~48 h；将反应后所得到混合物过滤，洗涤，在80~90℃下真空干燥5~12h，即得Bi2S3纳米线；
2）一个制备ZIF-8@Bi2S3纳米线的步骤，称取Zn(NO3)2·6H2O，将Zn(NO3)2·6H2O分散于甲醇溶液中，所述的Zn(NO3)2·6H2O和甲醇溶液的物料比为5~17.5mmol：10~30 ml，超声10~20 min，静置，形成稳定的醇水溶液；将步骤1）所得的Bi2S3纳米线浸泡在醇水溶液中，所述的Bi2S3纳米线和Zn(NO3)2·6H2O的物料比为0.35mmol：5~17.5mmol，搅拌3~8h后，抽滤洗涤，形成Zn2+@Bi2S3复合结构；
3）称取2-甲基咪唑，将2-甲基咪唑分散于甲醇溶液中，所述的2-甲基咪唑和甲醇溶液的物料比为10~35mmol：10~30 ml，超声，静置，形成均匀的醇溶液；
4）将步骤2）所获得的Zn2+@Bi2S3复合结构浸泡在步骤3）的醇溶液中，超声20~30 min，形成均匀的混合液，静置3~8h，抽滤、洗涤、干燥，获得核壳结构ZIF-8@Bi2S3可见光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种核壳结构可见光催化剂的制备方法，其特征在于：所述的2-甲基咪唑与Zn(NO3)2·6H2O的摩尔比为2:1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611243817.7A CN106694050B (zh) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | 一种核壳结构可见光催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611243817.7A CN106694050B (zh) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | 一种核壳结构可见光催化剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106694050A true CN106694050A (zh) | 2017-05-24 |
| CN106694050B CN106694050B (zh) | 2019-06-28 |
Family
ID=58903845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611243817.7A Expired - Fee Related CN106694050B (zh) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | 一种核壳结构可见光催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106694050B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107238651A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-10-10 | 西南大学 | 一种检测多巴胺的电化学传感器的制备方法 |
| CN108178120A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-19 | 温州大学 | 阳极氧化铝膜表面纳米阵列的形貌及在纳米限域空间里控制其形貌生长的方法、应用 |
| CN108816288A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-11-16 | 上海应用技术大学 | 一种混金属掺杂的zif-8材料的制备方法 |
| CN109037701A (zh) * | 2018-06-30 | 2018-12-18 | 河南师范大学 | 一种核壳结构的双功能电催化剂的制备方法及其在锌空电池中的应用 |
| CN109037700A (zh) * | 2018-06-30 | 2018-12-18 | 河南师范大学 | 一种具有双壳结构锌空电池催化剂的制备方法及其应用 |
| CN110026245A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-07-19 | 南京林业大学 | 一种核壳结构可见光催化材料及其制备方法与应用 |
| CN111389417A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-07-10 | 武汉理工大学 | 富硫空位硫化铋纳米线及其制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102513134A (zh) * | 2011-11-03 | 2012-06-27 | 山东大学 | 一种硫化铋纳米粒子/氯氧化铋复合光催化材料及其制备方法 |
| US20140256532A1 (en) * | 2013-03-07 | 2014-09-11 | Sunpower Technologies Llc | Oriented Photocatalytic Semiconductor Surfaces |
| CN105170097A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-23 | 安徽工程大学 | 一种TiO2/ZIF-8核壳结构纳米复合材料及其制备方法 |
| CN105413748A (zh) * | 2015-10-27 | 2016-03-23 | 辽宁大学 | 一种ZnO@ZIF-8核壳结构复合物及其制备方法和应用 |
| CN105854899A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-08-17 | 闫春燕 | 一种Bi2S3/TiO2复合型可见光催化剂及其制备方法 |
-
2016
- 2016-12-29 CN CN201611243817.7A patent/CN106694050B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102513134A (zh) * | 2011-11-03 | 2012-06-27 | 山东大学 | 一种硫化铋纳米粒子/氯氧化铋复合光催化材料及其制备方法 |
| US20140256532A1 (en) * | 2013-03-07 | 2014-09-11 | Sunpower Technologies Llc | Oriented Photocatalytic Semiconductor Surfaces |
| CN105170097A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-23 | 安徽工程大学 | 一种TiO2/ZIF-8核壳结构纳米复合材料及其制备方法 |
| CN105413748A (zh) * | 2015-10-27 | 2016-03-23 | 辽宁大学 | 一种ZnO@ZIF-8核壳结构复合物及其制备方法和应用 |
| CN105854899A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-08-17 | 闫春燕 | 一种Bi2S3/TiO2复合型可见光催化剂及其制备方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107238651A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-10-10 | 西南大学 | 一种检测多巴胺的电化学传感器的制备方法 |
| CN107238651B (zh) * | 2017-06-30 | 2020-07-07 | 西南大学 | 一种检测多巴胺的电化学传感器的制备方法 |
| CN108178120A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-19 | 温州大学 | 阳极氧化铝膜表面纳米阵列的形貌及在纳米限域空间里控制其形貌生长的方法、应用 |
| CN108816288A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-11-16 | 上海应用技术大学 | 一种混金属掺杂的zif-8材料的制备方法 |
| CN109037701A (zh) * | 2018-06-30 | 2018-12-18 | 河南师范大学 | 一种核壳结构的双功能电催化剂的制备方法及其在锌空电池中的应用 |
| CN109037700A (zh) * | 2018-06-30 | 2018-12-18 | 河南师范大学 | 一种具有双壳结构锌空电池催化剂的制备方法及其应用 |
| CN110026245A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-07-19 | 南京林业大学 | 一种核壳结构可见光催化材料及其制备方法与应用 |
| CN111389417A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-07-10 | 武汉理工大学 | 富硫空位硫化铋纳米线及其制备方法和应用 |
| CN111389417B (zh) * | 2020-03-24 | 2021-06-08 | 武汉理工大学 | 富硫空位硫化铋纳米线及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106694050B (zh) | 2019-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pan et al. | Recent progress in 2D metal-organic framework photocatalysts: synthesis, photocatalytic mechanism and applications | |
| CN106694050A (zh) | 一种核壳结构可见光催化剂的制备方法 | |
| CN105170097B (zh) | 一种TiO2/ZIF‑8核壳结构纳米复合材料及其制备方法 | |
| Mu et al. | Construction of 3D hierarchical microarchitectures of Z-scheme UiO-66-(COOH) 2/ZnIn2S4 hybrid decorated with non-noble MoS2 cocatalyst: A highly efficient photocatalyst for hydrogen evolution and Cr (VI) reduction | |
| CN107233924B (zh) | 巯基修饰的金属有机骨架化合物催化剂的制备及应用 | |
| CN106076421B (zh) | 一种MIL-53(Fe)/g-C3N4纳米片复合光催化材料的制备方法 | |
| CN107497495B (zh) | 一种核壳型金属有机骨架异质复合材料的制备方法 | |
| CN107159313B (zh) | 一种核壳结构TiO2纳米管@Ti-MOF催化剂的制备方法 | |
| CN108273564B (zh) | 一种复合可见光光催化剂Ag2CO3/TiO2/UiO-66-(COOH)2的制备方法及其应用 | |
| CN111303445A (zh) | 钴基金属有机框架材料与应用 | |
| Deng et al. | The facile boosting sunlight-driven photocatalytic performance of a metal–organic-framework through coupling with Ag 2 S nanoparticles | |
| CN108855220B (zh) | 一种二氧化钛掺杂zif及其制备方法和应用 | |
| CN108636454A (zh) | 一种基于金属有机骨架材料uio-66(nh2)复合光催化剂的制备方法 | |
| Zhai et al. | Modifying Ag3VO4 with metal-organic frameworks for enhanced photocatalytic activity under visible light | |
| CN107715916A (zh) | 一种MIL‑100（Fe）纳米催化剂的制备方法及其应用 | |
| Zhang et al. | Construction of ZnIn2S4/MOF-525 heterojunction system to enhance photocatalytic degradation of tetracycline | |
| Zhang et al. | Photothermal conversion boosted photocatalytic CO2 reduction over S-scheme CeO2@ Cu-TCPP: in situ experiments and DFT calculations | |
| CN107088409B (zh) | 一种贵金属担载的三维介孔硅铝酸盐催化剂及其制备方法 | |
| CN114602497A (zh) | N掺杂多孔碳材料负载的双金属催化剂的制备方法及应用 | |
| Ayyob et al. | Performance of amine-modified CdS-D@ ZIF-8 nanocomposites for enhanced photocatalytic H2 evolution | |
| CN111715287B (zh) | Zif-67/go光催化-光热复合薄膜及其制备方法和应用 | |
| CN114522731B (zh) | 二氧化铈-金属有机骨架用于光催化降解活性蓝19的应用 | |
| CN105562110B (zh) | 一种AgX@MIL(Fe)复合光催化剂的制备方法 | |
| CN108295897B (zh) | 一种复合可见光光催化剂Ag2CO3/TiO2/UIO-66-(COOH)2及有机物降解应用 | |
| CN108948366A (zh) | 一种具有丰富Lewis酸性位的Fe-MOF催化剂的制备及其脱硫应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190628 Termination date: 20211229 |