前相比較，形貌沒有大的改變(圖4(b))。
[0029]實(shí)施例3
本實(shí)施例的ZnAl-LD0-0.750 Nb205光催化材料的制備方法如下:
(1)稱取0.5 g實(shí)施例1制得的Nb205.ηΗ20微球倒入200 mL蒸餾水中，用超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)超聲35 min,得到乳白色懸濁液，前將超聲后的Nb205.ηΗ20微球懸濁液倒入三口瓶中；然后，稱取0.4463 g Ζη(Ν03)2.6Η20(0.0075 mol/L)、0.2813 g A1 (N03)3.9Η20(0.00375mol/L)和0.3153 g尿素(0.02625 mol/L)倒入三口瓶中，油浴加熱至100 °C，采用球形冷凝管冷凝回流，同時(shí)不斷攪拌，反應(yīng)24 h ;產(chǎn)物采用砂芯漏斗進(jìn)行抽濾，用蒸餾水洗滌三次，無水乙醇洗滌兩次，將抽濾所得固體在空氣中室溫干燥。所得產(chǎn)品記為ZnAl-LDH-0.750Nb205.ηΗ20 ;XRD結(jié)果(圖2(d))顯示出了 LDH和Nb205.ηΗ20微球兩種物質(zhì)的特征衍射峰，表明形成超晶格結(jié)構(gòu)。并且相應(yīng)的FT-1R(圖5(d))在1356 cm 1處有弱的吸附譜帶，證明了LDH層間的陰離子是C032離子。SEM電鏡圖(圖3(c))顯示，形成復(fù)合材料后，Nb 205.ηΗ20微球表面的“毛刺”不見了，這說明在微球表面確實(shí)生長(zhǎng)了 LDH，覆蓋了微球表面的“毛刺”。另外，仍然能觀察到LDH片層的雜相，說明所采用的Ζη2+和Α13+濃度高了。
[0030](2)將 ZnAl-LDH-0.750 Nb205.ηΗ20 在 450 °C 條件下煅燒 3.5h，得到ZnAl-LD0-0.75@Nb205光催化材料，與煅燒前相比較，形貌沒有大的改變(圖4(c))。
[0031]實(shí)施例4
本實(shí)施例的ZnAl-LD0-0.50 Nb205光催化材料的制備方法如下:
(1)稱取0.5 g實(shí)施例1制得的Nb205.ηΗ20微球倒入200 mL蒸餾水中，用超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)超聲35 min,得到乳白色懸濁液，將超聲后的Nb205.ηΗ20微球懸濁液倒入三口瓶中；然后，稱取 0.2975 g Zn(N03)2.6H20 (0.005 mol/L)、0.1876 g A1 (N03)3.9H20(0.0025mol/L)和0.2102 g尿素(0.0175 mol/L)倒入三口瓶中，油浴加熱至110°C，采用球形冷凝管冷凝回流，同時(shí)不斷攪拌，反應(yīng)20 h ;產(chǎn)物采用砂芯漏斗進(jìn)行抽濾，用蒸餾水洗滌三次，無水乙醇洗滌兩次，將抽濾所得固體在空氣中室溫干燥；所得產(chǎn)品記為ZnAl-LDH-0.50 Nb205? nH20 ; XRD結(jié)果(圖2 (e))顯示出了弱的LDH以及強(qiáng)Nb205.ηΗ20微球兩種物質(zhì)的特征衍射峰，表明形成超晶格結(jié)構(gòu)。并且相應(yīng)的FT-1R(圖5(e))在1350 cm1處有弱的吸附譜帶，證明了 LDH層間的陰離子是C032離子。SEM電鏡圖(圖3(d))顯示，形成復(fù)合材料后，Nb205.ηΗ20微球表面的“毛刺”不見了，這是因?yàn)樵谖⑶虮砻嫔L(zhǎng)的LDH覆蓋了微球表面的“毛刺”。并且，沒有觀察到LDH片層的雜相，說明合成得到了純相。
[0032](2)將 ZnAl-LDH-0.5@ Nb205.ηΗ20 在 400°C條件下煅燒 4h，得到 ZnAl-LDO-0.5@Nb205光催化材料，相應(yīng)的XRD圖(圖2 (h))和FT-1R圖(圖5 (h))表征顯示在該溫度下LDH熱分解成LD0 ;再者，與煅燒前相比較，形貌也沒有大的改變(圖4(d))。
[0033]實(shí)施例5
本實(shí)施例的ZnAl-LD0-0.3750 Nb205光催化材料的制備方法如下:
(1)稱取0.5 g實(shí)施例1制得的Nb205.ηΗ20微球倒入200 mL蒸餾水中，用超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)超聲35 min,得到乳白色懸濁液，將超聲后的Nb205.ηΗ20微球懸濁液倒入三口瓶中。然后，稱取 0.2231 g Ζη(Ν03)2.6Η20 (0.00375 mol/L)、0.1407 g A1 (N03)3.9Η20(0.001875mol/L)和0.1577 g尿素(0.013125 mol/L)倒入三口瓶中，油浴加熱至100 °C，采用球形冷凝管冷凝回流，同時(shí)不斷攪拌，反應(yīng)24 h ;產(chǎn)物采用砂芯漏斗進(jìn)行抽濾，用蒸餾水洗滌三次，無水乙醇洗滌兩次，將抽濾所得固體在空氣中室溫干燥；所得產(chǎn)品記為ZnAl-LDH-0.375_b205.ηΗ20 ；XRD 結(jié)果(圖 2 (f))顯示出了弱的 LDH 以及強(qiáng) Nb205.ηΗ20 微球兩種物質(zhì)的特征衍射峰，表明形成超晶格結(jié)構(gòu)。并且相應(yīng)的FT-1R(圖5(f))在1350 cm 1處有弱的吸附譜帶，證明了 LDH層間的陰離子是C032離子。SEM電鏡圖(圖3(e))顯示，形成復(fù)合材料后，Nb205.ηΗ20微球表面的“毛刺”不見了，這是因?yàn)樵谖⑶虮砻嫔L(zhǎng)的LDH覆蓋了微球表面的“毛刺”。并且，沒有觀察到LDH片層的雜相，說明所產(chǎn)品為純相。
[0034](2)將 ZnAl-LDH-0.3750 Nb205.ηΗ20 在 400 °C 條件下煅燒 4h，得至ljZnAl-LD0-0.375@Nb205光催化材料，與煅燒前相比較，形貌也沒有大的改變(圖4(e))。
[0035]實(shí)施例6
本實(shí)施例的ZnAl-LD0-0.250 Nb205光催化材料的制備方法如下:
(1)稱取0.5 g制得的Nb205.ηΗ20微球倒入200 mL蒸餾水中，用超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)超聲35 min，得到乳白色懸濁液，將超聲后的Nb205.ηΗ20微球懸濁液倒入三口瓶中。然后，0.1488g Ζη(Ν03)2.6Η20 (0.0025 mol/L)、0.0938 g A1 (N03)3.9Η20(0.00125 mol/L)和 0.1051 g尿素(0.00875 mol/L)倒入三口瓶中，油浴加熱至100 °C，采用球形冷凝管冷凝回流，同時(shí)不斷攪拌，反應(yīng)24 h ;產(chǎn)物采用砂芯漏斗進(jìn)行抽濾，用蒸餾水洗滌三次，無水乙醇洗滌兩次，將抽濾所得固體在空氣中室溫干燥；所得產(chǎn)品記為ZnAl-LDH-0.250 Nb205.ηΗ20 ;XRD結(jié)果(圖2(g))只能觀察到Nb205.ηΗ20微球的特征衍射峰，觀察不到LDH的特征峰，可能是因?yàn)閆n2+和Al3+濃度太低導(dǎo)致LDH含量太低的原因。同樣相應(yīng)的FT-1R(圖5 (g))中也沒觀察到C032離子的特征譜帶。但是，SEM電鏡圖(圖3(f))顯示，Nb 205.ηΗ20微球表面的“毛刺”不見了，說明盡管Zn2+和A13+濃度低，但是在微球表面仍然有LDH的生長(zhǎng)。
[0036](2)將 ZnAl-LDH-0.250 Nb205.ηΗ20 在 420°C條件下煅燒 4h，得到 ZnAl-LDO-0.250Nb205光催化材料，與煅燒前相比較，形貌也沒有大的改變(圖4(f))。
[0037]實(shí)施例7
ZnAl_LD0@Nb205復(fù)合材料在光催化降解剛果紅中的應(yīng)用
取200 ml 10 mg/L的剛果紅溶液置于燒杯中，加入15 mg上述所合成的一系列ZnAl-LD0iNb205光敏催化劑，暗吸附30 min,保持不斷攪拌以使二者充分接觸，保證剛果紅吸附在催化劑表面。暗吸附結(jié)束后，將溶液置于氙燈(輸出光強(qiáng)280，參考電流17.9 A)正下方，保持不斷攪拌，可見光降解390 min。暗吸附和光降解過程中，每隔10 min取出約4 mL混合液，將所取液體離心，取上層清液，用Hitachi U-3900H紫外可見分光光度計(jì)測(cè)定不同時(shí)間所取樣品的吸光度，然后利用剛果紅的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出各樣品的殘余濃度。圖6為剛果紅在一系列催化材料上的降解動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。從圖中(圖6a)可以看出，單一的Nb205微球暗吸附的過程中對(duì)剛果紅沒有吸附，在之后光照過程中也不能降解剛果紅。與LDO復(fù)合之后，當(dāng)LDO含量很高(圖6b)時(shí)，由于LDO強(qiáng)的吸附效率，在30 min暗吸附過程中完成約98%剛果紅的去除，之后可見光照射下，光催化降解性能沒有體現(xiàn)；當(dāng)LD0含量少時(shí)，如圖6e，吸附量太少，約18%，之后可見光照下，催化材料沒有降解性能。而所合成的ZnAl-LDO-0.750Nb205和ZnAl-LD0-0.5_b 205催化材料，在暗吸附過程中對(duì)剛果紅吸附去除率約45%和35%，之后可見光照射下，有明顯催化降解現(xiàn)象，催化降解率分別達(dá)到35%和42%。為了進(jìn)一步證明所合成復(fù)合材料在可見光照射下有光催化性能，而不是吸附作用，研究了 ZnAl-LD0-0.5iNb205催化材料的吸附動(dòng)力學(xué)，如圖7所示。對(duì)比該材料的吸附動(dòng)力學(xué)和降解動(dòng)力學(xué)發(fā)現(xiàn)，ZnAl-LD0-0.5@Nb205確實(shí)在可見光照射下對(duì)剛果紅有降解作用，表觀對(duì)照?qǐng)D更清楚證實(shí)這一點(diǎn)(圖8)。研究ZnAl-LD0-0.5@Nb205材料對(duì)剛果紅光催化降解動(dòng)力學(xué)發(fā)現(xiàn)其符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)(圖9)。
[0038]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種ZnAl-LDOONb 205光催化材料的制備方法，其特征在于步驟如下: (1)Nb205.ηΗ20微球的制備:將草酸鈮銨加入無水乙醇和去離子水的混合溶劑中得到草酸鈮銨溶液，在180°C水熱反應(yīng)24h，過濾，洗滌，干燥，得到Nb205.ηΗ20微球； (2)ZnAl-LDHi Nb205.ηΗ20前驅(qū)體的制備:將Nb205.ηΗ20微球加入去離子水中，超聲，得到乳白色懸濁液，然后將Ζη(Ν03)2.6Η20、Α1 (Ν03)3.9Η20和尿素加入懸濁液中得到混合溶液，在90~110°C、磁力攪拌條件下反應(yīng)20~30 h，產(chǎn)物過濾，洗滌，干燥得到ZnAl-LDHO Nb205ηΗ20前驅(qū)體； (3)ZnAl-LD0_b205光催化材料的制備:將ZnAl_LDH@ Nb 205.ηΗ20前驅(qū)體煅燒，得ZnAl-LD0_b205光催化材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZnAl-LDOONb205光催化材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中草酸鈮銨溶液的濃度為0.043 mol/Lo3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZnAl-LDOONb205光催化材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中無水乙醇和去離子水的體積比為1:1~2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZnAl-LDOONb205光催化材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中乳白色懸濁液中Nb205.ηΗ20微球的濃度為2.5 g/L。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZnAl-LDOONb205光催化材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中混合溶液中Zn2+的濃度為0.01-0.0025 mol/L，A1 3+的濃度為0.005-0.00125mol/L，尿素濃度為(λ 035~0.00875 mol/L。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZnAl-LDOONb205光催化材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中ZnAl-LDHO Nb205.ηΗ20前驅(qū)體煅燒溫度為400~450°C，煅燒時(shí)間3.5-4.5h。7.按照權(quán)利要求1~7任一所述的ZnAl-LDOONb205光催化材料的制備方法制備得到的ZnAl_LD0@Nb205光催化材料在可見光照射下降解陰離子染料剛果紅的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種ZnAl-LDONb2O5光催化材料的制備方法以Nb2O5·nH2O微球?yàn)楹?，采用原位生長(zhǎng)的方法，以尿素作為沉淀劑得到ZnAl-LDHNb2O5·nH2O前驅(qū)體，前驅(qū)體在400℃煅燒得到ZnAl-LDONb2O5光催化材料。該光催化材料表面的LDO能夠吸附陰離子染料，彌補(bǔ)了單一Nb2O5催化劑在弱酸性、中性和堿性條件下不能夠吸附陰離子染料的缺陷，因此使其在pH>5的條件下能夠降解陰離子染料，比如剛果紅，從而拓展了Nb2O5催化劑的應(yīng)用。
【IPC分類】C02F103/30, C02F101/38, C02F1/30, B01J35/08, B01J23/20
【公開號(hào)】CN105289576
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510768831
【發(fā)明人】黃改玲, 張永輝, 蔣玲, 陳俊利, 鞏飛龍, 孫迎迎, 王東, 周婧
【申請(qǐng)人】鄭州輕工業(yè)學(xué)院
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月12日