一種納米層狀CdV2O6?CdS復合光催化劑及其制備方法和應用與流程

本發明涉及復合光催化劑技術領域，具體涉及一種納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術：

隨著國民經濟的發展，工業的產業化發展也越來越迅猛，各種有機物的使用給工業帶來效率的同時也對環境、生態造成了一定程度上的污染，使得隨之而來的環境問題日益突出。如煤的燃燒和石油等化石燃料的燃燒使得一些未燃燒的碳氫化合物(如空氣污染物一氧化碳等)及炭粒、塵粒等的排放會對空氣造成嚴重污染。染料等的使用不僅會對環境造成污染，更嚴重的會導致人產生健康問題，甚至致癌。染料一般指能夠使一定顏色附著在纖維上的物質，且不易脫落、變色。近年來的發展使得染料不只限于紡織物的染色和印花，在油漆、塑料、皮革、食品、化妝品等行業也得以應用。因此，如何高效、環保地對有機物進行降解成為了當務之急。

一般來說，降解是使有機化合物分子中的碳原子數目減少，分子量降低或者高分子化合物的大分子分解成較小的分子或者在外界因素作用(熱、光、化學試劑等)下，聚合物發生了分子鏈的無規則斷裂、側基和低分子的消除反應，致使聚合度和相對分子質量下降。其中，光降解由于綠色、方便等優點被廣泛應用。光降解是通常是指有機物在光的作用下，逐步氧化成低分子中間產物，最終生成co2、h2o及其它離子，包括無催化劑和有催化劑參與的光化學氧化過程，而有催化劑參與的光降解過程往往更能有效地進行降解。因此，制備一種光降解有機物的催化劑變得尤為必要。

現有工藝制備光降解催化劑cdv2o6時，通常采用的工藝為水熱法，這種工藝需在高壓反應釜中進行，制備條件復雜，且不便于工業化生產。

技術實現要素：

本發明的目的在于上述背景技術的不足，提供一種納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑及其制備方法和應用。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑，所述納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑以納米層狀cdv2o6作為基體，cds納米顆粒沉積在納米層狀cdv2o6的表面。

本發明同時提供了一種納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

1)cdv2o6納米材料的合成：將nh4vo3溶液逐步緩慢加入到澄清cd(no3)2溶液中，形成混合溶液，然后持續攪拌進行充分反應，得到淡黃色固體，即納米層狀cdv2o6，將所得淡黃色固體從溶液中分離出來后，用去離子水溶解并進行離心分離，將離心分離得到的物質進行干燥，得到cdv2o6納米材料；

2)納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑的合成：將步驟1)所合成的cdv2o6納米材料加入到去離子水中，分散均勻后，再將適量的nas·9h2o加入到分散好的溶液中，進行反應，反應結束后再將混合溶液進行離心分離，得到深黃色固體，將所得深黃色固體清洗干凈后，即得納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑。

進一步，在步驟1)中，前驅體nh4vo3與cd(no3)2二者物質的量之比為1.5：1，混合溶液配制時所用nh4vo3溶液的濃度控制在60～80mmol/l，所用cd(no3)2溶液的濃度控制在30～50mmol/l。

進一步，在步驟1)中，納米層狀cdv2o6的合成在常溫下進行，所需時間為72-96h。

進一步，在步驟1)中，干燥的溫度為60-90℃，干燥時間為18-30h。

進一步，在步驟2)中，nas·9h2o與納米層狀cdv2o6物質的量之比為1:1。

進一步，在步驟2)中，反應時間為5-10min。

本發明還提供了一種上述制備方法制備得到的納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑在有機廢水處理中的應用。

進一步，所述有機廢水為染料廢水。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

本發明提供了一種納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑及其制備方法和應用，進行納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑制備時避免了傳統的水熱過程，采用了一步法進行cdv2o6-cds復合光催化劑的制備，所制備的cdv2o6-cds復合光催化劑具有納米層狀結構，而且制備工藝簡單易于操作，便于實現工業化生產，cdv2o6-cds復合光催化劑合成過程中不僅不需要水熱過程，而且常溫制備即可，制備條件簡單，更加易于工業化生產。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例一種納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑的制備方法流程示意圖；

圖2為制備的cdv2o6的sem圖；

圖3為制備納米層狀cdv2o6-cds催化劑的sem納米層片結構；

圖4為制備納米層狀cdv2o6-cds催化劑的xrd圖；

圖5的a、b、c分別表示不同攪拌反應時間24hr、48hr、72hr的條件下所制備的cdv2o6納米材料的sem圖；

圖6制備納米層狀cdv2o6-cds催化劑降解染料(羅丹明b)的紫外吸收光譜。

具體實施方式

本發明實施例提供一種納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑，該納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑以納米層狀cdv2o6作為基體，cds納米顆粒沉積在納米層狀cdv2o6的表面。cdv2o6呈厚度約為5-10nm，長寬約為1-10mm的層片狀結構，該納米層片與傳統水熱合成的催化劑材料相比，表面積更大。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

圖1示例性的示出了本發明實施例提供的一種納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑的制備方法流程示意圖，該方法可用于能夠降解有機物的復合光催化劑的制備。

如圖1所示，本發明實施例提供的一種納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟101，cdv2o6納米材料的合成：將nh4vo3溶液逐步緩慢加入到澄清cd(no3)2溶液中，形成混合溶液，然后持續攪拌進行充分反應，得到淡黃色固體，即納米層狀cdv2o6，將所得淡黃色固體從溶液中分離出來后，用去離子水溶解并進行離心分離，將離心分離得到的物質進行干燥，得到cdv2o6納米材料；

步驟102，納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑的合成：將步驟101所合成的cdv2o6納米材料加入到去離子水中，分散均勻后，再將適量的nas·9h2o加入到分散好的溶液中，進行反應，反應結束后再將混合溶液進行離心分離，得到深黃色固體，將所得深黃色固體清洗干凈后，即得納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑。

在步驟101中，前驅體nh4vo3與cd(no3)2二者物質的量之比為1.5：1，混合溶液配制時所用nh4vo3溶液的濃度控制在60～80mmol/l，所用cd(no3)2溶液的濃度控制在30～50mmol/l。

進一步，在步驟101中，納米層狀cdv2o6的合成在常溫下進行，所需時間為72-96h。干燥的溫度為60-90℃，干燥時間為18-30h。

在步驟102中，nas·9h2o與納米層狀cdv2o6物質的量之比為1:1。反應時間為5-10min。

本發明實施例還提供一種上述制備方法制備得到的納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑的應用，具體的是：該制備方法制備得到的納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑在有機廢水處理中的應用。進一步，有機廢水為染料廢水。

本發明實施例提供的一種納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑及其制備方法和應用，進行納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑制備時避免了傳統的水熱過程，采用了一步法進行cdv2o6-cds復合光催化劑的制備，所制備的cdv2o6-cds復合光催化劑具有納米層狀結構，而且制備工藝簡單易于操作，便于實現工業化生產，cdv2o6-cds復合光催化劑合成過程中不僅不需要水熱過程，而且常溫制備即可，制備條件簡單，更加易于工業化生產。

下面結合具體實施例來進一步說明。

實施例1

本實施例制備納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑的工藝如下：①稱取0.925g的cd(no3)2加入到80ml的水溶劑中，將所得乳濁液放在150℃的磁力攪拌器上攪拌，直至溶液澄清；②停止加熱，讓此溶液緩慢降溫至常溫，得到淡黃色澄清溶液；③稱取0.702g的nh4vo3加入到80ml的水溶劑中，攪拌直至溶解；④將攪拌均勻的nh4vo3溶液逐步緩慢加入到80ml澄清cd(no3)2溶液中；⑤將此混合溶液持續攪拌72hr，再將其用7500轉/分的高速離心機分離，得到淡黃色固體即為cdv2o6；⑥將淡黃色固體再用去離子水溶解，離心機分離3次；⑦最后將離心得到的物質放在80℃的干燥箱中干燥24hr，得到cdv2o6納米材料；⑧稱取0.155gcdv2o6納米材料分散到20ml水中，然后將0.5mmolnas·9h2o加入到分散好的溶液中，反應5min,再將此混合溶液用7500轉/分高速離心機分離，用去離子水和乙醇清洗2次，干燥得到深黃色固體即為cdv2o6-cds復合催化劑。

本實施例所制備的cdv2o6納米材料的sem圖如圖2所示，可以看出，所制備的cdv2o6納米材具有明顯的納米層狀結構。圖3所示為不同放大倍數下的納米層狀cdv2o6-cds催化劑的sem圖。隨著放大倍數的增大，明顯可以看到制備所得的cdv2o6-cds復合催化劑呈現納米層片結構，其中，cdv2o6仍然保持納米層狀結構，而cds沉積在層面上面。

圖4所示為制備的納米層狀cdv2o6-cds催化劑的xrd圖。由圖4可看出，cdv2o6催化劑在2θ為18.626、20.037、25.281、26.283、28.308、30.458、37.830、50.448時分別出現了表征cdv2o6的特征譜線，圖中也標出了相應的晶體結晶面；而cdv2o6-cds復合催化劑也在2θ相同的位置出現了特征譜線，并且強度大于單一催化劑cdv2o6，表明復合催化劑的晶體的結晶程度更大，更有利于進行催化反應。

實施例2

本實施例制備納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑的工藝同實施例1，不同的是，在將nh4vo3溶液加入到澄清cd(no3)2溶液中進行攪拌的時間不同，在本實施例中，分別采用不同的攪拌反應時間24hr、48hr、72hr，進行納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑的制備。制備過程中所得的納米層狀cdv2o6納米材料的sem圖如圖5所示。圖5的a、b、c分別表示不同攪拌反應時間24hr、48hr、72hr的條件下所制備的cdv2o6納米材料的sem圖。從圖5可以看出，制備所得的cdv2o6納米材料的結構一開始呈大面積的片狀，隨著時間的加長，cdv2o6逐漸開始形成層狀結構，直到72hr后才變成了細小的層狀結構，厚度約為5-10nm，長寬約為1-10mm的層片。同時，圖4中也給出了不同攪拌反應時間24hr、48hr、72hr的條件下所制備的cdv2o6納米材料的xrd圖。

采用本發明實施例1所制備的納米層狀cdv2o6-cds復合光催化劑進行有機廢水的降解處理試驗。選擇一種常用染料羅丹明b進行納米層狀cdv2o6-cds復合催化劑性能的檢測。羅丹明b是一種具有鮮桃紅色的人工合成的染料，屬于三苯甲烷類染料，被廣泛的應用于紡織、印刷和化妝品等工業中。此染料廢水的色度高、可生化性差，直接排放會對水體環境產生嚴重的污染破壞。具體操作如下：

將溶度為10mg/l的羅丹明b水溶液50ml放置在光催化反應釜中，加入50mg所制備的催化劑，在常溫下攪拌1hr讓其充分吸附，然后取出降解前的水溶液0.05ml，離心分離，取上層溶液進行紫外測試；然后打開470氙燈(newport)用以模擬太陽光，2hr后將降解的水溶液取出0.05ml，離心分離，取上層溶液進行紫外測試，以比較降解效果。

圖6為所制備納米層狀cdv2o6-cds催化劑的降解染料(羅丹明b)的紫外圖譜。圖6中a表示羅丹明b未降解之前的紫外吸收光譜，b表示加入cdv2o6-cds復合催化劑降解之后兩小時的紫外吸收光譜，對比之后可以明顯發現，降解之后，羅丹明b的紫外吸收光譜的強度明顯減弱，如光譜中波長處于500～600之間的特征峰，其縱坐標強度由1.7將至0.9左右，表明復合催化劑的加入，有效地降解了羅丹明b。

盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。