水热合成Cu-Bi2WO6催化剂及用于光催化氧化脱硫的研究

石油与天然气化工CHEMICALENGINEERlNGOFOIL&GAS水热合成Cu-Bi2Wo6催化剂及用于光催化氧化脱硫的研究武玉飞高晓明付峰樊世科张理平李稳宏(1．延安大学化学与化工学院陕西省化学反应工程重点实验室2．西北大学化工学院)摘要采用水热法合成了可见光催化剂Cu—BiWO，并对其进行X射线粉末衍射(xRD)、紫外一可见漫反射(uV—VisDRS)表征。以噻吩的正辛烷溶液作为模型化合物，以催化剂的pH值、用量、光照时间、空气流率等工艺条件为考察对象，研究了Cu—BiWO。光催化氧化脱除模型化合物中含硫化合物的性能。结果表明，Cu的复合使Bi。wO的可见光吸收带发生红移，吸收强度也有较大幅度的提高。在中性条件下制备的催化剂活性最高，在空气通入量为300mL／min，催化剂加入量为0．5mg／L时，400W金卤灯照射18Omin，Cu—Bi2WO。光催化氧化脱硫效果较好，脱硫率可达到97以上。关键词水热合成Cu—BiWO噻吩光催化脱硫DOI：1O．3969／．issn．1007—3426．2O12．04．002汽油燃烧产生的大量含硫化合物，严重影响着人类的生存环境。为此，目前已有多种方法来实现汽油的脱硫，如：吸附法、微生物法、转化抽提法等]。利用光催化技术脱除燃料油中的含硫化合物来治理环境问题成为当前最活跃的研究领域之一，寻找高效率的光催化剂是该领域的首要任务_2]。BiWO。作为一种可见光诱导的新型催化剂，吸引了广大学者的研究兴趣]。然而目前关于BiWo。光催化技术的研究，大多局限于BiWO。的粉末悬浮体系对污染物的降解，没有解决BiWO粉末在光催化氧化过程中存在的比表面积小、易凝聚、易失活、利用效率低，分离回收难等问题[】”]。因此，研制负载型BiWO。光催化剂，无疑是克服这些缺陷，实现纳米BiWO。光催化剂工业化应用的关键。针对市场对超低硫油品的需求，以解决纳米BiWO光催化剂利用过程中的缺点为出发点，利用水热法制备出了掺杂型Cu—Bi。WO光催化剂，并对催化剂合成工艺进行了筛选，以噻吩的正辛烷溶液模拟轻质油品为目标物，分析了可见光催化剂cu—BiWO的光催化脱硫活性，对脱硫工艺进行了讨论。1实验部分1．1Cu—Bi。WO。催化剂的制备1．1．1实验试剂与仪器试剂：甲醇、十二烷基苯磺酸钠、硝酸铋、偏钒酸钠、正辛烷。以上试剂均为分析纯。仪器：全自动X射线粉末衍射仪(XRD一7000型，日本SHIMAOZU公司)、微库仑分析仪(WK一2D型，姜堰精科分析仪器厂)、紫外一可见分光光度仪(UV一2550型，日本SHIMAOZU公司)、光化学反应仪(XPA一Ⅱ型，南京胥江机电厂)、多用全自基金项目：陕西省教育厅“负载型可见光响应催化材料及其工业废水降解性能”(09JK817)，延安大学研究生创新项目“Bj系可见光催化材料的合成及其用于燃料油的光催化氧化脱硫的研究”(YJ$2Ol1—29)。作者简介：武玉飞(1985一)，男，汉族，硕士生，2009年毕业于西安文理学院化学工程与工艺专业，主要从事能源化工和工业催化的研究。地址：(716O0O)陕西省延安市延安大学化学与化工学院。电话：13892142650。E—mail：dawn1026@163．corn第41卷第4期武玉飞等水热合成Cu—Bi。WO催化剂及用于光催化氧化脱硫的研究367动比表面及孔径物理吸附分析仪(V—Sorb2800P型，北京金埃谱)。1．1．2cu—Bi。WO。催化剂的制备称取一定量的硝酸铋溶解于4mol／L的HNO。中，同时将一定量的钨酸钠溶解于2mol／L的NaOH中。室温下，分别加入十二烷基苯磺酸钠，将两溶液混合，搅拌30rain后得前驱物，调节前驱物的pH值(0．6、4、6、7、9)。按BiwO。理论生成量的2加入硝酸铜，再搅拌30min，装入聚四氟乙烯水热反应罐中，密封后放人烘箱中于140℃的条件下反应24h后，冷却到室温，抽滤，将固体用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤后，于80℃恒温干燥8h，冷却得到样品，研细备用。1．2Cu—BiWO催化剂的表征催化剂的X射线衍射谱(XRD)用El本SHI—MAOZU公司的xRD一7000型全自动x射线粉末衍射仪测定，CuKa射线源。样品的紫外一可见光漫反射吸收光谱(uV—Vis)，采用日本sHIMAO—ZU公司UV一2550型紫外一可见分光光度仪测量，测量范围为200nm~800nm。采用北京金埃谱多用吸附V—Sorb2800P全自动比表面及孔径物理吸附分析仪，测定样品的比表面积，BET法。1．3光催化氧化脱硫实验方法脱硫反应在50mL石英试管中进行。室温下，加入定量噻吩于正辛烷，配成一定初始浓度的含硫模型化合物溶液，待噻吩充分溶解并浓度稳定后，取10mL模型化合物，通入空气，选择可见光源，在南京胥江机电厂XP