專利名稱:一種直接以植物為原料制備光催化劑的方法
一種直接以植物為原料制備光催化劑的方法所屬技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直接以某些植物制備光催化劑的方法。
背景技術(shù)：
目前環(huán)境污染問題已成為一個直接威脅人類生存而亟待解決的焦點(diǎn)問題。由于許多傳統(tǒng) 治理方法在消除污染物時(shí)，投入較大，時(shí)效較短。而光催化應(yīng)用于環(huán)境污染治理，由T它可 把污染物氧化成二氧化碳和水，因而從一開始就受到各國研究人員的高度重視。因此，新的 光催化劑制備是目前最為關(guān)注的前沿和最具挑戰(zhàn)性的課題，尋求廉價(jià)、環(huán)境友好并具有高性 能的光催化材料將是光催化發(fā)展進(jìn)一步走向?qū)嵱没谋厝悔厔荨Ｄ壳俺Ｊ褂玫墓獯呋瘎┲饕ǘ趸?Ti02)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO》、二氧化 鋯(ZiU)、硫化鎘(CdS)等多種氧化物硫化物半導(dǎo)體，制備這些光催化劑的方法有很多。例如， 公開號1660485發(fā)明專利申請"具有可見光活性的氧化鋅光催化劑及其制備方法"，它是通過 將二水乙酸鋅和聚乙烯吡咯烷酮分別溶于乙二醇，攪拌，加熱，冷凝冋流，抽濾、洗滌，干 燥和焙燒得到具有可見光活性的氧化鐸催化劑。公開號1792458發(fā)明專利巾請"-種載鉑硫 化鎘光催化劑的制備方法"該方法首先將選擇醋酸鎘為原料，在30(TC 60(TC溫度范圍內(nèi) 熱分解lh得到氧化鎘前驅(qū)體；然后在200'C 40(TC溫度下對氧化鎘前驅(qū)體熱硫化4h，得到 硫化鎘，并將硫化鎘以光還原法負(fù)載貴金屬鉑得到鉑硫化鎘光催化劑。這些方法都得使用有 機(jī)試劑，成本高、難去除，有污染并且操作復(fù)雜。目前，生物模板由丁-具有豐富、低成本、 無污染、容易去除和提供新穎摸板等特點(diǎn)已成為一個研究的重要領(lǐng)域。例如，公開號1587209 發(fā)明專利申請"利用植物模板制備多孔氧化物分子篩的方法"，但該方法采用了氧氣氛高溫處 理，條件苛刻，并且該專利未詳細(xì)的說明了其產(chǎn)物的物理、化學(xué)性質(zhì)。公開號101069842發(fā) 明專利申請"以植物皮、膜為模板制備介孔二氧化鈦光催化劑的方法"里蒜、蔥、西紅柿、 芒果、葡萄、草芽和蘆葦?shù)戎参锏钠?、膜作為模板，通過浸漬法及高溫焙燒制備出具有特殊 形態(tài)、高催化活性的介孔銳鈦礦晶形二氧化鈦。在該方案中用到了鈦前驅(qū)體，且工藝復(fù)雜。 目前還沒有一種制備光催化劑的方法是不消耗任何前驅(qū)體的。本發(fā)明涉及一種直接以植物為 原料經(jīng)過預(yù)處理后直接制備光催化劑的方法，在本發(fā)明中不消耗任何前驅(qū)體，且工藝簡單。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種穩(wěn)定、可靠、低成本的高效光催化劑一-直接以植物為原料制備 光催化劑的方法。( )本發(fā)明的制備該方法以植物為原料，其具體步驟為把植物的根、莖、葉、穗、花剪開后分別為原料 進(jìn)行預(yù)處理、烘千、焙燒。所述植物可以是禾本科(如竹子、小麥、水稻、狗尾巴草(Setaria viridis (L.) Beauv.)、 甘蔗、蘆葦、茅草)，蘭科(如花葉開唇蘭(Anoectochilus forraosanus Hay))等單子葉植 物以及毛茛科(如將軍草(Pulsatilla chinensis))，豆科(馬豆草(Vicia sativa L.))， 杜鵑花科(如杜鵑花)，茜草科(如九節(jié)木(Psychotria rubra (Lour. ) Poir.))。所述植物的預(yù)處理為將剪斷的植物的根、莖、葉、穗、花取10g分別用濃度為0. l 5mol七一1 的表面活性劑溶液浸泡1 7天，然后用蒸餾水洗滌4 5次；植物的烘干溫度為60 10(TC; 植物的焙燒溫度為300 800°C，焙燒時(shí)間為2h 24h。 (二)本發(fā)明光催化活性效果及評價(jià)空氣中染料(亞甲基紫、羅丹明)降解反應(yīng)作為光催化活性評價(jià)的模型反應(yīng)。30W紫外 燈和太陽光作為光源,催化劑用量約為25mg，染料的濃度為20mg/ml。在進(jìn)行紫外光催化實(shí)驗(yàn)時(shí),用一片可讓300 nma〈410nm通過的干擾濾光片，這個波段是較為典型的紫外光范圍。在 進(jìn)行太陽光催化實(shí)驗(yàn)時(shí),選擇 -個晴朗的天氣，直接把裝有染料和催化劑的燒杯置于太陽光 中。用紫外分光光度計(jì)檢測染料的濃度。從l小時(shí)開始，紫外最大吸收峰逐漸下降。 用本方法制備光催化劑具有以下優(yōu)點(diǎn)(1) 本方法直接利用了植物體內(nèi)的有效成分，不消耗任何前驅(qū)體。(2) 本方法制備光催化劑是首次采用來源廣泛、生產(chǎn)成本低、對環(huán)境友好的可再生植物 為原材料。(3) 本方法制備的催化劑降解染料的催化活性高，高溫下性能穩(wěn)定，工藝簡單、無污染。(4) 本方法光催化劑的方法是以前從來沒有過的。


圖1為太陽光下本發(fā)明以竹子葉為原料制得催化劑降解亞甲基蘭染料的紫外吸收光譜圖 (染料濃度20 mg/ml，體積50 ml;反應(yīng)時(shí)間6 h)圖2為太陽光下本發(fā)明以茅草葉為原料制得催化劑降解亞甲基蘭染料的紫外吸收光譜圖 (染料濃度20 mg/ml，體積50 ml;反應(yīng)時(shí)間6 h)具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:取lOg竹子，用200ml濃度為0. 5mo1 L—'的CTAB (十六烷基三甲基溴化銨)溶液浸泡1 天，然后用蒸餾水洗滌4 5次，在10(TCF烘干，80(TC下焙燒6h后得1.5g到灰黑色粉末， 即為光催化劑。實(shí)施例2:取10g將軍草稈，用200ml濃度為0. 5mo1 L"的P123 (三嵌段共聚物EO20PO70EO20) 溶液浸泡2天，然后用蒸餾水洗滌4 5次，IO(TC烘千，80(TC焙燒6h后得1. 4g到灰色粉末， 即為光催化劑。實(shí)施例3:取10g馬豆草稈，用200ml濃度為0. 5mo1 L—1的P123溶液浸泡2天，然后用蒸餾水洗 滌4 5次，IO(TC烘干，800'C焙燒6h后得1.4g到灰白色粉末，即為光催化劑。 實(shí)施例4:取10g杜鵑花瓣，用200ml濃度為0. 5mo1 L—'的CTAB溶液浸泡1天，然后用蒸餾水洗 滌4 5次，IO(TC烘千，80(TC焙燒6h后得0.5g到灰色粉末，即為光催化劑。 實(shí)施例5:取10g九節(jié)木桿，用200ml濃度為0. 5mo1 L '的P123溶液浸泡2天，然后用蒸餾水洗 滌4 5次，IO(TC烘干，80(TC焙燒6h后得5.2g到土黃色粉末，即為光催化劑。 實(shí)施例6:取10g花葉開唇蘭葉，用200ml濃度為0. 5mo1 L—'的CTAB溶液浸泡1天，然后用蒸餾 水洗滌4 5次，IOO'C烘干，80(TC焙燒5h后得L5g到灰黑色粉末，即為光催化劑。 實(shí)施例7:取10g稻草，用200ral濃度為0. lmol L—1的SDS (十二烷基磺酸鈉)溶液浸泡2天，然 后用蒸餾水洗滌4 5次，IO(TC烘干，40(TC焙燒6h后得l.Og到灰色粉末，即為光催化劑。 實(shí)施例8:取5g稻草和5g杜鵑花瓣，用200ml濃度為1. Omol L—'的SDS溶液浸泡2天，然后用蒸 餾水洗滌4 5次，8(TC烘干，500'C焙燒6h后得1.0g到灰色粉末，即為光催化劑。 實(shí)施例9:取5g竹子、2.5g馬豆草、2.5g花葉開唇蘭葉，用200ml濃度為2. Omol L—1的SDS溶液 浸泡2天，然后用蒸餾水洗滌4 5次，80'C烘千，600'C焙燒6h后得1. lg到灰色粉末，即為光催化劑。以上實(shí)施例僅為了對本發(fā)發(fā)明進(jìn)一步說明，而本發(fā)明的范圍不受所舉實(shí)施例的局限。
權(quán)利要求
1.一種直接以植物為原料合成光催化劑的的方法，其特征在于將植物進(jìn)行預(yù)處理后直接烘干、焙燒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的直接以植物為原料制備光催化劑的方法，其特征在于所用植物可以 是禾本科(如竹子、小麥、水稻、狗尾巴草(Setaria viridis (L,) Beauv.)、甘蔗、蘆 葦、茅草)，蘭科(如花葉開唇蘭(Anoectochilus formosanus Hay))等單子葉植物以及 毛茛科(如將軍草(Pulsatilla chinensis)),豆科(馬豆草(Vicia sativa L.)),杜 鵑花科(如杜鵑花)，茜草科(如九節(jié)木(Psychotria rubra (Lour. ) Poir.))。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的直接以植物為原料制備光催化劑的方法，其特征在于原料可以是植 物的根、莖、葉、穗、花，可以是一種或多種植物以任意比的混合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的直接以植物為原料制備光催化劑的方法，其特征在植物的預(yù)處理包 括原料用表面活性劑進(jìn)行浸泡，蒸餾水洗滌。
5. 根據(jù)權(quán)利要求
4所述的植物的預(yù)處理，表面活性劑可以是CTAB、 P123、 SDS，濃度可以 是O. 1 5mol/L，浸泡的時(shí)間可以是1 7天。
6. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的直接以植物為原料制備光催化劑的方法，其特征在植物的干燥溫度 為70 10(TC，焙燒溫度為300 80(TC，焙燒時(shí)間為2 h 24 h。
專利摘要
本發(fā)明為一種光催化劑的制備方法，它是直接以植物為原料進(jìn)行預(yù)處理后干燥、焙燒得到的高效光催化活性材料。本發(fā)明提供了一種穩(wěn)定、可靠、低成本、高效光催化活性的光催化劑的制備方法。本發(fā)明提供的光催化劑可用于深度處理飲用水、工業(yè)有機(jī)廢水及有毒氣體。
文檔編號B01J21/00GKCN101269321SQ200810058386
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月14日
發(fā)明者彌陽麗, 王家強(qiáng), 陳永娟, 高建軍, 龔文娟 申請人:云南大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan