(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010558184.9
(22)申请日 2020.06.10
(71)申请人 河南理工大学
地址 454000 河南省焦作市高新区世纪大
道2001号
(72)发明人 张安超 周普阳 张新民 张立享
张丹 李海霞 陈国艳 孙志君
(51)Int.Cl.
B01J 27/128(2006.01)
B01D 53/86(2006.01)
B01D 53/64(2006.01)
(54)发明名称一种碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法(57)摘要本发明提供一种碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法，包括：制备铁酸钴磁性微颗粒；制备卤氧化铋-铁酸钴微颗粒；根据卤氧化铋-铁酸钴微颗粒，制备磁性可见光催化剂碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴；其中，卤氧化铋中的卤元素为氯元素、溴元素或碘元素。本发明所述碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法比较简单、成本低廉，而且本发明所述制备方法制备的碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂具有环境友好、成本低廉、光催化氧化活性高等特点， 可广泛应用于大气污染防治领域。权利要求书2页 说明书9页 附图2页CN 111701604 A 2020.09.25
C N 111701604
A
1.一种碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法，其特征在于，所述磁性可见光催化剂制备方法包括如下步骤：
步骤1、制备铁酸钴CoFe2O4微颗粒；
步骤2、根据步骤1制取的铁酸钴CoFe2O4，制备卤氧化铋-铁酸钴BiOX-CoFe2O4微颗粒；其中，X为氯元素、溴元素或碘元素；
步骤3、根据步骤2制取的卤氧化铋-铁酸钴BiOX-CoFe2O4微颗粒，制取磁性碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴AgI-Ag2O-BiOX-CoFe2O4。
2.根据权利要求1所述的碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤1具体包括如下步骤：
步骤11、将a摩尔六水合硝酸钴Co(NO3)2·6H2O与2a摩尔九水合硝酸铁Fe(NO3)3·9H2O 溶入去离子水中并搅拌均匀后，得到含有硝酸钴与硝酸铁的第一溶液；其中，a为实数；
步骤12、将8a摩尔氢氧化钠溶入去离子水中，得到氢氧化钠溶液；
步骤13、在机械电动搅拌器作用下，将步骤12制备的氢氧化钠溶液缓慢添加到第一溶液中，再连续搅拌2小时，得到含有悬浮粒的第二溶液；其中，第二溶液的pH值维持在12～14；
步骤14、将第二溶液盛放于水热反应釜中，在加热温度为180℃的条件下进行持续12小时的水热反应，得到含有沉淀物的第三溶液；
步骤15、对第三溶液依次进行自然冷却、过滤，对过滤得到的第一固体物质水洗3～5次后，放置于80℃的烘箱中真空干燥24小时，得到第一干燥产物；
步骤16、对第一干燥产物依次进行研磨、筛分后，得到铁酸钴CoFe2O4微颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤2具体包括如下步骤：
步骤21、将b摩尔五水合硝酸铋溶入含有冰醋酸的水溶液并搅拌均匀，得到酸性条件下的硝酸铋溶液；其中，b为实数；
步骤22、将0.05b～0.75b摩尔铁酸钴CoFe2O4磁性微颗粒加入酸性条件下的硝酸铋溶液中，并在机械搅拌器作用下持续搅拌30分钟，得到第四溶液；
步骤23、在机械电动搅拌器的作用下，将b摩尔卤化钾KX溶液逐滴添入第四溶液中并连续搅拌2小时后，再静置12小时，过滤得到第二固体物质；
步骤24、使用去离子水与乙醇的混合液对该第二固体物质洗涤3～5次后，将经过洗涤的第二固体物质置于60～70℃的烘箱中真空干燥24～48小时，得到第二干燥产物；
步骤25、对第二干燥产物依次进行研磨、筛分后，得到卤氧化铋-铁酸钴BiOX-CoFe2O4微颗粒。
4.根据权利要求3所述的碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法，其特征在于，所述卤氧化铋-铁酸钴BiOX-CoFe2O4微颗粒中，铁酸钴CoFe2O4与卤氧化铋BiOX的质量比为0.05～0.5；其中，质量单位为克，质量比无量纲。
5.根据权利要求3所述的碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤3具体包括如下步骤：
步骤31、将c摩尔硝酸银AgNO3与1.6c～22c摩尔卤氧化铋-铁酸钴BiOX-CoFe2O4微颗粒分散在去离子水中，并在机械电动搅拌器的作用下连续搅拌30分钟，得到第五溶液；其中，c
为实数；
步骤32、将c摩尔氢氧化钠溶入去离子水中，得到氢氧化钠溶液；
步骤33、在机械电动搅拌器的作用下，将步骤32制备的氢氧化钠溶液缓慢添加到第五溶液中后，连续搅拌1小时，然后加入0.083c～0.34c摩尔的碘化钾，再连续搅拌2小时，过滤得到第三固体物质；其中，添加氢氧化钠的第五溶液的pH值为12～14；
步骤34、使用去离子水与乙醇的混合液对该第三固体物质洗涤3～5次后，将经过洗涤的第三固体物质置于60～70℃的烘箱中真空干燥24～48小时，得到第三干燥产物；
步骤35、对第三干燥产物依次进行研磨、筛分后，得到磁性可见光催化剂碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴AgI-Ag2O-BiOX-CoFe2O4。
6.根据权利要求5所述的碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法，其特征在于，所述磁性可见光催化剂碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴AgI-Ag2O-BiOX-CoFe2O4中，铁酸钴CoFe2O4与卤氧化铋BiOX的质量比为0.05～0.5；氧化银Ag2O与卤氧化铋BiOX的质量比为0.02～0.2；碘化银AgI与氧化银Ag2O的质量比为0.1～1.0。
7.根据权利要求2所述的碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法，其特征在于，步骤13中，所述悬浮粒包括氢氧化钴、氢氧化铁；步骤14中，所述沉淀物为铁酸钴。
一种碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制
备方法
技术领域
[0001]本发明涉及污染防治技术，特别是涉及一种碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法。
背景技术
[0002]目前，汞污染因其危害程度大的原因已在世界范围内引起广泛的关注。实际生产生活中，燃煤电
站是人为汞排放的主要来源。在我国，约有38％的汞污染与燃煤有关。燃煤烟气中的汞主要以单质汞Hg0、二价汞Hg2+和颗粒态汞Hg p三种形式存在；其中，单质汞Hg0熔点低、易挥发且难溶于水，与二价汞Hg2+和颗粒态汞Hg p相比，单质汞Hg0更难从烟气中去除。[0003]汞的脱除方法主要有四种：第一种是吸附法，其采用活性炭等吸附汞；但由于其吸附能力有限，无法长时间使用，且价格也较昂贵；而且，活性炭喷射技术还会影响飞灰的再利用价值。第二种是催化氧化法，即金属氧化物与HCl或O2结合将单质汞Hg0催化氧化成二价汞Hg2+后被吸收液脱除，由于该方法需要额外添加脱汞装置，故会增加燃煤电站的运行成本，而且使用后的催化剂放置也是一个需要解决的问题。第三种方法是利用常规污染物脱除设备的方法，该方法可以利用湿法脱硫和除尘装置脱除二价汞Hg2+和颗粒态汞Hg p，但该方法对Hg0的脱除效果甚微。第四种方法是采用光催化剂的方法，该方法在可见光或紫外光辐照下能够激发产生光生电子空穴对e--h+，光生电子空穴对可与光催化剂表面上吸附的氧气或水反应生成超氧根离子·O2-或羟基·OH，从而脱除单质汞Hg0；但光生电子空穴对活性较低，且光催化剂制备成本较高、回收困难。
[0004]由此可见，在现有技术中，烟气脱汞方法存在脱汞效果差、成本高、操作维护复杂等问题。
发明内容
[0005]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种脱汞效果好、成本低、操作维护比较简单的碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法。
[0006]为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：
[0007]本发明所述碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1、制备铁酸钴CoFe2O4微颗粒。
[0009]步骤2、根据步骤1制取的铁酸钴CoFe2O4，制备卤氧化铋-铁酸钴BiOX-CoFe2O4微颗粒；其中，X为氯元素、溴元素或碘元素。
[0010]步骤3、根据步骤2制取的卤氧化铋-铁酸钴BiOX-CoFe2O4微颗粒，制取磁性碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴AgI-Ag2O-BiOX-CoFe2O4。
[0011]综上所述，本发明所述碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法提供了一种采用湿法脱除烟气中单质汞的碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见
光催化剂，在可见光的照射下，该催化剂对单质汞的光催化氧化脱汞效率高达90％以上，且该磁性可见光催化剂具有较强的磁回收能力，可多次使用。本发明所述碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法比较简单、成本低廉，而且本发明所述制备方法制备的碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂具有环境友好、成本低廉、光催化氧化活性高等特点。
附图说明
[0012]图1为本发明所述碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法的总体流程示意图。
[0013]图2为评价本发明所述碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂脱汞性能所需实验台的结构示意图。
[0014]图3为本发明实施例三中采用各磁性可见光催化剂进行脱汞得到的脱汞效率图。[0015]图4为本发明所述碘化银-氧化银-碘氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法中的磁滞回线测量结果示意图。
具体实施方式
[0016]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
[0017]图1为本发明所述碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法的总体流程示意图。如图1所示，本发明所述碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法，包括如下步骤：
[0018]步骤1、制备铁酸钴CoFe2O4微颗粒。
[0019]步骤2、根据步骤1制取的铁酸钴CoFe2O4，制备卤氧化铋-铁酸钴BiOX-CoFe2O4微颗粒；其中，X为氯元素、溴元素或碘元素。
[0020]步骤3、根据步骤2制取的卤氧化铋-铁酸钴BiOX-CoFe2O4微颗粒，制取磁性碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴AgI-Ag2O-BiOX-CoFe2O4。
[0021]总之，本发明所述碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法提供了一种采用湿法脱除烟气中单质汞的碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂，在可见光的照射下，该催化剂对单质汞的光催化氧化脱汞效率高达90％以上，且该磁性可见光催化剂具有较强的磁回收能力，可多次使用。本发明所述碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂制备方法比较简单、成本低廉，而且本发明所述制备方法制备的碘化银-氧化银-卤氧化铋-铁酸钴磁性可见光催化剂具有环境友好、成本低廉、光催化氧化活性高等特点。
[0022]本发明中，所述步骤1具体包括如下步骤：
[0023]步骤11、将a摩尔六水合硝酸钴Co(NO3)2·6H2O与2a摩尔九水合硝酸铁Fe(NO3)3·9H2O溶入去离子水中并搅拌均匀后，得到含有硝酸钴与硝酸铁的第一溶液；其中，a为实数。[0024]步骤12、将8a摩尔氢氧化钠溶入去离子水中，得到氢氧化钠溶液。
[0025]步骤13、在机械电动搅拌器作用下，将步骤12制备的氢氧化钠溶液缓慢添加到第一溶液中，再连续搅拌2小时，得到含有悬浮粒的第二溶液；其中，第二溶液的pH值维持在12
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