申请日2014.10.24
公开(公告)日2015.04.29
IPC分类号B01J27/224; C02F101/38; C02F1/32
摘要
本发明公开了一种复合光催化剂SiC/CdLa2S4及其制备方法和应用，本发明通过水热法一步合成复合光催化剂基体物质CdLa2S4，并通过煅烧的方法制备形貌规整的复合光催化剂，该复合光催化剂可以在紫外光照射下催化降解有机染料，特别是偶氮类有机染料的效率高。
权利要求书
1.一种治理废水污染的复合光催化剂SiC/CdLa2S4，其特 征在于，该复合光催化剂包括SiC和CdLa2S4，基于CdLa2S4重量 计，SiC的重量分数为0.1%～20%。
2.根据权利要求1所述的复合光催化剂，其特征在于，根 据X射线衍射分析，其在衍射角2θ约为18.03°、20.74°、24.72°、 26.50°、27.97°、30.29°、43.91°、52.05°、53.95°、35.65°、41.46°、 59.98°和75.26°处分别存在(111)、(200)、(120)、(121)、(220)、 (300)、(303)、(422)、(501)、(111)、(200)、(220)、(203)晶面 衍射峰。
3.一种制备权利要求1所述的复合光催化剂的方法，其特 征在于，该方法包括以下步骤：
(1)CdLa2S4的制备，包括以下子步骤：
(1-1)将Cd(NO3)2·4H2O、La(NO3)3·6H2O及硫脲置于水中， 在高温下恒温反应，制得沉淀物;
(1-2)将步骤(1-1)中制得的沉淀物从反应体系中分离 出来，洗涤、干燥，得CdLa2S4样品;
(2)复合光催化剂SiC/CdLa2S4的制备，包括以下子步骤：
(2-1)分别称取步骤(1)中制备的CdLa2S4和SiC进行混 合研磨，将研磨后的混合粉末置于盛有溶剂的容器中;
(2-2)去除溶剂、干燥、煅烧，煅烧后冷却，得到复合光 催化剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(1) 之后，步骤(2)之前，还包括以下步骤:
(1’)SiC的预处理，该步骤包括以下子步骤：
(1’-1)将SiC粉末在高温下煅烧，再在HF溶液中浸渍，制 得SiC悬浊液;
(1’-2)将步骤(1’-1)制得的SiC悬浊液进行分离，并对 分离得到的固体洗涤、干燥，制得SiC样品。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤(1-1) 中，
Cd(NO3)2·4H2O的摩尔量以其中的Cd元素的摩尔量计， La(NO3)3·6H2O的摩尔量以其中的La元素的摩尔量计，硫脲的摩 尔量以其中的S元素的摩尔量计，使Cd(NO3)2·4H2O的摩尔量、 La(NO3)3·6H2O的摩尔量和硫脲的摩尔量之比为Cd(NO3)2·4H2O: La(NO3)3·6H2O:硫脲=1:(2～3):(4～8);和/或
温度为100～170℃，优选120～165℃，更优选140～160℃。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤 (1’-1)中，煅烧温度为300℃～900℃;和/或氢氟酸溶液的浓 度为0.1%～5%。
7.根据权利要求3至6之一所述的方法，其特征在于，步骤 (2-2)中煅烧温度为300℃～900℃。
8.根据权利要求1或2所述的复合光催化剂或根据权利要 求3至7之一所述的方法制备的复合光催化剂在治理有机染料污 水，特别是偶氮类染料污水方面的应用。
说明书
一种治理废水污染的复合光催化剂及其制备与应用
技术领域
本发明属于光催化领域，涉及一种复合光催化剂及其制备 与应用，特别涉及治理废水污染的复合光催化剂SiC/CdLa2S4及其制备与应用。
背景技术
近年来，随着工业生产的快速发展，环境污染问题一直受 到人们的普遍关注。随着治理工业污染技术的不断提高，光催 化技术，即利用太阳能对污染物进行光催化降解技术在环境治 理方面的研究越来越深入。
研究光催化剂的另一条思路是寻找新型光催化剂。目前， 对可用于光催化的半导体化合物的开发不再是寻找自然界中存 在的半导体化合物，而是趋向于人工合成半导体化合物，如 CdLa2S4等，然而，单纯以该化合物作为光催化剂的光催化效率 不高。
因此，亟需开发一种既有良好的光催化降低有机染污物效 果的光催化剂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现： 以Cd(NO3)2·4H2O、La(NO3)3·6H2O和硫脲作为起始反应原料， 通过水热法一步反应制备CdLa2S4，对制得的产物经简单处理 后，再将碳化硅(SiC)与处理后的CdLa2S4粉末混合均匀，充 分研磨，并在高温下煅烧，制得复合光催化剂，该制得的复合 光催化剂既可以在光照条件下催化降解水中的有机染料污染 物，特别是偶氮类有机染料。
本发明的目的在于提供以下方面：
第一方面，一种复合光催化剂SiC/CdLa2S4，其特征在于， 该复合光催化剂包括SiC和CdLa2S4，其中，基于CdLa2S4的重量 计，SiC的重量分数为0.1%～20%;
其X射线衍射光谱(XRD)在衍射角2θ约为18.03°、20.74°、 24.72°、26.50°、27.97°、30.29°、43.91°、52.05°、53.95°、35.65°、 41.46°、59.98°和75.26°处分别存在(111)、(200)、(120)、(121)、 (220)、(300)、(303)、(422)、(501)、(111)、(200)、(220)、(203) 晶面衍射峰。
第二方面，本发明提供一种制备上述复合光催化剂的方法， 该方法包括以下步骤：
(1)CdLa2S4的制备，包括以下子步骤：
(1-1)将Cd(NO3)2·4H2O、La(NO3)3·6H2O及硫脲置于水中， 在高温下恒温反应，制得沉淀物;
(1-2)将步骤(1-1)中制得的沉淀物从反应体系中分离 出来，洗涤、干燥，得CdLa2S4样品;
(2)复合光催化剂SiC/CdLa2S4的制备，包括以下子步骤：
(2-1)分别称取步骤(1)中制备的CdLa2S4和SiC进行混 合研磨，将研磨后的混合粉末置于盛有溶剂的容器中;
(2-2)去除溶剂、干燥，再在高温下煅烧，煅烧后冷却， 得到复合光催化剂。
第三方面，本发明还提供上述复合光催化剂在治理污水， 特别是染料污水方面的应用，其中，所述染料优选为偶氮类染 料。