[發明專利]一種可見光下氧化有機硼的Bi/Bi4

有效

• 申請號: 201711108524.2
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107597151B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 白楊;楊萍;葉立群;王平全;石晛;鄧嘉丁;宋丹;周鵬;王建龍
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: B01J27/06
• 分類號: B01J27/06;C02F1/72;C02F101/30;C02F103/10
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇

本發明涉及一種用于可見光下氧化壓裂液中有機硼的Bi/Bi₄O₅X₂(X＝Br,I)復合體光催化劑的制備方法。分別將含7.8mmol、10.4mmol鉍元素的化合物溶于丙三醇中，再將4mmol含碘、溴元素化合物分別溶于丙三醇中；將上述含碘、溴元素的溶液分別加入鉍元素的溶液中攪拌反應60min；將混合溶液轉移至反應釜中160℃下反應16h，清洗干燥得到前驅物。稱取0.3g前驅物加入50mL蒸餾水，50℃水浴溫度下水解，干燥得到的固體粉末即Bi/Bi₄O₅X₂(X＝Br,I)復合體光催化劑。所制備的催化劑對可見光響應增強，特別是在去除壓裂液液中有機硼中具有很高活性，可應用于壓裂液液中有機硼的去除。

技術領域

本發明涉及兩種催化劑，具體涉及兩種用于光氧化壓裂返排液中有機硼的富鉍復合光催化劑，特別涉及兩種用于光催化氧化壓裂返排液中有機硼的可見光響應的 Bi/Bi₄O₅X₂(X＝Br,I)復合光催化劑制備方法及其用途。

背景技術

隨著我國工業的蓬勃發展，人們對能源開采的工作不斷深入，征對頁巖氣開采過程中產生的壓裂返排液處理是我們面對的一項技術問題。壓裂返排液成分復雜，除了主要的交聯劑有機硼，還有稠化劑胍膠、殺菌劑季銨鹽、助排劑聚乙氧基胺等多種有機添加劑，具有高COD值、高黏度、高濁度、高穩定性等特點。如果將壓裂返排液直接排放或回注地層，將會對地下環境和自然環境造成嚴重的污染，這與我國實施的綠色技術背道而馳。傳統處理壓裂返排液的主要有固化法、混凝法、微電解法以及生物法，但這些處理過程中加入試劑的種類多、消耗的能量大、處理成本較高、處理周期較長、易產生二次污染等問題。因此，探索一種經濟有效、環境友好的壓裂返排液聚合物降解技術或工藝，是頁巖氣持續開采中迫在眉睫解決的問題。

光催化技術是指半導體光催化劑可直接利用太陽能，把光能轉化為化學能來促進化合物的降解。其作用機理是通過在半導體催化劑在光照作用下產生活性極強的活性氧物種，活性氧物種幾乎能無選擇性地將返排液中難降解的有機污染物氧化降解成無毒或低毒的小分子物質，甚至直接礦化為二氧化碳和水及其它小分子羧酸，達到無害化目的。該技術具有無選擇性、氧化能力強、反應速度快、處理效率高，無二次污染等優點。光催化技術獨特的優點使得它在處理頁巖氣的壓裂返排液有著巨大的應用前景，而光催化劑則是光催化技術運行的紐樞。因此，研制新型的光催化劑是提高光催化效率的核心技術。

鹵化氧鉍是一種新型的半導體材料，具有無毒、廉價、氧化還原能力強、化學性質穩定和抗光腐蝕等特性備受人們的青睞。但鹵化氧鉍的導帶底位置太正而不能有效的活化更多的分子氧，從而不能有效的提高光催化效率。鑒于黃柏標教授課題報道了當改變半導體材料中Bi的含量可以使BixTiyOz的導帶位置變負(Wei W,Dai Y,Huang B. First-principles characterization of Bi-based photo catalysts:Bi₁₂TiO₂₀,Bi₂Ti₂O₇,andBi₄Ti₃O₁₂[J].The Journal of Physical Chemistry C,2009,113(14):5658-5663.)，進而引申到通過控制鹵化氧鉍中鹵原子和氧原子的值改變導帶位置，從此開啟了富鉍策略調控能帶中的導帶位置，得到新型的富鉍光催化劑。