[發(fā)明專利]一種水相分散型光催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410477422.8
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104226341A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張小超;李瑞;張繼龍;易群;樊彩梅
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: B01J27/10
• 分類號: B01J27/10;B01J35/12;C02F1/30;C02F101/38
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水相分散型光催化劑，具體地說是一種水相分散型BiOCl光催化劑、其制備方法以及其在處理有機污染物中的應(yīng)用，屬于無機合成光催化劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近些年，隨著染料工業(yè)和餐飲行業(yè)的飛速發(fā)展，染料廢水污染和廢油脂排放問題加劇。其中，染料難以被普通氧化劑氧化或微生物降解，造成嚴(yán)重的水體、土壤及生態(tài)環(huán)境污染；廢棄油脂則因其主要成分大分子甘油三酯脫羧和轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)的發(fā)生條件苛刻而難以被處理。因此，尋找出一種快速經(jīng)濟有效的方案解決染料廢水和甘油三酯脫羧反應(yīng)，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和全民健康生活的關(guān)鍵問題。

多相光催化氧化技術(shù)利用可再生清潔太陽能處理有機污染物，因其具有反應(yīng)過程簡單、迅速、徹底、無二次污染等優(yōu)點而備受關(guān)注。與傳統(tǒng)TiO₂光催化劑相比，BiOCl作為一種間接帶隙半導(dǎo)體，具有更高的導(dǎo)帶位置和更寬的禁帶寬度(Appl.?Catal.?B?2006,?68:?125–129.)，促使激發(fā)電子在其內(nèi)部的躍遷過程中必須經(jīng)過布里淵區(qū)的某K點才能到達導(dǎo)帶，有效地降低了光生電子-空穴對的復(fù)合率，提高了催化劑量子利用率(Chem.?Commun.?2011,?47:?6951–6953;?Appl.?Catal.?B?2013,?132–133:?332–341.)。此外，BiOCl的微觀結(jié)構(gòu)是由[Bi₂O₂]²⁺層和雙Cl^?離子層交替組成的層狀結(jié)構(gòu)，保證光催化反應(yīng)過程中，結(jié)構(gòu)內(nèi)部有足夠空間來完成相應(yīng)的原子和原子軌道的極化，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極矩作用，加快電荷移動速率，增強其自身光催化性能。因此，BiOCl光催化劑受到了該領(lǐng)域國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是一種極具應(yīng)用前景的光催化材料。

目前，關(guān)于BiOCl光催化劑的研究主要集中在粉體的研制及其固定化技術(shù)研發(fā)，而關(guān)于水相分散型BiOCl光催化劑未見報道。故本發(fā)明一種水相分散型BiOCl光催化劑的制備方法無論在新型光催化劑的研發(fā)和制備技術(shù)發(fā)展還是催化劑循環(huán)利用方面都有重要的指導(dǎo)和啟迪意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種水相分散型BiOCl光催化劑，屬于新型光催化劑研發(fā)、太陽能光催化劑制備技術(shù)、有機污染物處理領(lǐng)域。本發(fā)明還提供了該水相分散型BiOCl光催化劑的制備方法和應(yīng)用，將水相分散型BiOCl光催化劑在太陽光或模擬太陽光或紫外光照射下，均表現(xiàn)出對甲基橙、苯酚、雙酚A優(yōu)異的礦化效率和光催化甘油三酯脫羧能力，達到實現(xiàn)水相分散型光催化劑高效處理有機染料和廢油脂再利用技術(shù)研發(fā)之目的。

本發(fā)明提供了一種水相分散型BiOCl光催化劑，其特征在于：以BiCl₃為鉍源，水為溶劑，氨水為pH調(diào)節(jié)劑，六偏磷酸鈉為分散劑，利用水解法在常溫下制得水相分散型BiOCl光催化劑。

本發(fā)明提供了所述的水相分散型BiOCl光催化劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）稱取含鉍元素摩爾數(shù)為0.16～0.63?mmol的分析純BiCl₃，加入盛有5～25?mL蒸餾水燒杯中，常溫下磁力攪拌溶解1～2?h，形成溶液A；

（2）量取10～20?mL?27%氨水溶液，記為溶液B；

（3）將溶液B逐漸滴加到溶液A中，保持滴速為1.5?mL/min，調(diào)節(jié)pH值為6～9，充分?jǐn)嚢?～4?h后，即得懸浮催化劑體系，記為懸浮液C；

（4）稱取0.001～0.01?mmol的六偏磷酸鈉，加入到上述懸浮催化劑體系中，再經(jīng)超聲波充分混合、振蕩1～2?h后，即得到水相分散型BiOCl光催化劑。

本發(fā)明還提供了上述水相分散型BiOCl光催化劑降解有機污染物的應(yīng)用。所述有機污染物為甲基橙、苯酚、雙酚A中的任一種。

所述水相分散型BiOCl光催化劑降解有機污染物的具體方法為：在常溫常壓下，水相分散型BiOCl光催化劑在不同光源照射下礦化有機污染物，光催化劑用量為5～20?mL，有機染料濃度為10?mg/L。

所述光源為太陽光、模擬太陽光、紫外光、可見光的任一種。