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    3.  逐滴向氧化石墨分散液中先后滴入Bi(NO3)3•5H2O乙醇悬浊液和NH4VO3乙醇悬浊液,继续搅拌30 min。
    4.  称取0.2990 g Fe(NO3)3•9H2O,称取0.1077 g Co(NO3)2•6H2O溶于4 ml去离子水中。
    5.  将第4步得到的澄清溶液滴入第3步混合液中,并用1 mol/L的NaOH溶液调节体系pH=9,搅拌30 min。
    6.  将第6步得到的混合液转移到100 ml水热釜中,放入180 ℃烘箱中反应20 h。
    7.  待水热釜自然冷却后,弃去上层清液,将黑色的固体产物用约100 ml去离子水洗涤,将一枚强磁钢置于容器底部,使固体沉降,弃去上层清液,重复3次。
    8.  将产物置于60 ℃烘箱中烘干24h。
     
    图2-1  一步水热法制备BiVO4-CoFe2O4-石墨烯半导体复合光催化剂流程简图。
    2.2.2.3  纳米颗粒吸附-水热法制备BiVO4-CoFe2O4-石墨烯半导体复合光催化剂
    纳米颗粒吸附-水热法首先制备得到纳米级的CoFe2O4,然后利用氧化石墨烯表面积大的特点吸附CoFe2O4纳米颗粒,再利用水热法在氧化石墨烯表面生长BiVO4晶体,同时把氧化石墨烯还原为石墨烯。
    具体制备流程如下:
     
    图2-2  纳米颗粒吸附-水热法制备BiVO4-CoFe2O4-石墨烯半导体复合光催化剂流程简图。
    1.  称取0.2755 g Fe(NO3)3•9H2O,称取0.0992 g Co(NO3)2•6H2O溶于70 ml无水乙醇和10 ml去离子水中的混合液中,充分搅拌。
    2.  称取约0.1 g NaOH溶于5 ml去离子水中,边搅拌边滴入第1步得到的澄清溶液中。滴完后继续搅拌30 min。
    3.  将第2步得到的混合液转移到100 ml水热釜中,放入180 ℃烘箱中反应20 h。
    4.  待水热釜自然冷却后,弃去上层清液,将深棕色的固体产物用约100 ml去离子水洗涤,将一枚强磁钢置于容器底部,分离固体并弃去上层清液,重复3次。
    5.  将得到的深棕色颗粒用磁铁分离,加入去离子水20 ml,超声处理30 min。
    6.  将第5步得到的深棕色CoFe2O4分散液加入到20 ml氧化石墨的分散液中(含80 mg氧化石墨),超声处理30 min后,静置30 min,得到磁性的氧化石墨分散液。
    8.  称取0.3592 g Bi(NO3)3•5H2O 加入15 ml 无水乙醇,使用磁力搅拌器搅拌30 min以上;称取0.0860 g NH4VO3加入15 ml 无水乙醇,使用磁力搅拌器搅拌30 min以上。
    9.  向得到的磁性氧化石墨分散液中,分别逐滴滴加Bi(NO3)3•5H2O乙醇悬浊液和 NH4VO3乙醇悬浊液,并用1 mol/L的NaOH溶液调节体系的pH=9,然后使用电动搅拌器搅拌30 min。
    10.  将得到的黑色混合液转移到100 ml水热釜中,放入180 ℃烘箱中反应6 h。
    11.  待水热釜自然冷却后,弃去上层清液,将黑色的固体产物用约100 ml去离子水洗涤,将一枚强磁钢置于容器底部,分离固体并弃去上层清液,重复3次。
    12.  得到的黑色固体置于60 ℃烘箱中烘干24h。
    2.3  实验结果的表征与分析
    2.3.1  X射线衍射谱
    X射线衍射(X-ray Diffraction ,XRD)是基于晶体的X射线衍射效应,对样品中结晶相的存在状态和结构进行分析的有效手段。
    使用Bruker公司的D8 Advance X射线衍射仪,Cu靶(40KV,40mA),波长0.15406 nm,扫描范围5°-70°。
     图2-3  (a) 一步水热法,(b) 纳米颗粒吸附-水热法制备得到的BiVO4-CoFe2O4-石墨烯半导体复合光催化剂,(c) 纯BiVO4和(d) 氧化石墨的X射线衍射谱。
    图2-3 (a)和图2-3 (b)两类催化剂中BiVO4晶相主要衍射峰有29°附近的(121)和(-121)晶面,18.9°的(011)晶面及30.5°的(040)晶面,可以和单斜晶系的单纯BiVO4的标准衍射峰(JCPDS 14-0688)相对应。这表明产物中含有主要的成分单斜晶系的BiVO4。32.7°附近的弱峰为四方相的BiVO4的(112)晶面的衍射峰,22°附近为正交相的BiVO4(102)晶面的衍射峰。此外,在图中衍射角为35.4°的(311)晶面和62.6°的(440)晶面衍射峰与CoFe2O4 (JCPDS 22-1086)的主衍射峰对应。以上结论说明产物中大部分为具有光催化活性的单斜相的BiVO4,并含有极少量四方相和正交相的BiVO4,还含有CoFe2O4的结晶相。比较两种方法制备的复合光催化剂的X射线衍射谱,发现纳米颗粒吸附-水热法(b)制备得到的催化剂主衍射峰更强,说明这种方法制备的催化剂结晶度更高,晶体颗粒相对较大。从透射电镜图中得出的结论与此相符。此外,图2-3(a)和图2-3 (b)中氧化石墨的衍射峰消失了,说明在复合光催化剂中,氧化石墨堆叠的片层被剥离并还原,衍射条件不满足。
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