[發(fā)明專利]多孔磁性復(fù)合蛋白負(fù)載釤摻雜BiOBr光催化劑的制備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810181047.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN108273561B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慧芝;翟玉博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/28
• 分類號(hào): B01J31/28;C02F1/30;C02F1/28;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 濟(jì)南譽(yù)豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37240
• 代理人: 高強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種多孔磁性復(fù)合蛋白負(fù)載釤摻雜BiOBr光催化劑的制備方法，其特征在于，采用蛋白粉和卡波姆添加納米四氧化三鐵，制得多孔磁性復(fù)合蛋白；采用燃燒法制備釤摻雜BiOBr粉體；然后，在反應(yīng)器中，按如下組成質(zhì)量百分比加入，液體石蠟：70~76%，司盤80：4~8%，劇烈攪拌下加入釤摻雜BiOBr粉體：2~5%，超聲分散30 min，加入多孔磁性復(fù)合蛋白：15~20%，溫度升至85±2℃恒溫、攪拌、反應(yīng)60min，溫度降低至50±2℃，加入5~8倍液體體積的無(wú)水乙醇，攪拌，固液分離，在用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，制得多孔磁性復(fù)合蛋白負(fù)載釤摻雜BiOBr光催化劑。本發(fā)明具有制備方法簡(jiǎn)單，催化劑穩(wěn)定性好、可降解和環(huán)境友好等特點(diǎn)；催化劑容易回收，其反應(yīng)條件溫和、催化活性高、用量少等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于負(fù)載催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多孔磁性復(fù)合蛋白負(fù)載釤摻雜BiOBr光催化劑的制備方法及在有機(jī)污染物降解中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體光催化技術(shù)，作為一種新型“綠色化學(xué)方法”，在能源轉(zhuǎn)化及環(huán)境修復(fù)應(yīng)用中已經(jīng)得到廣泛研究。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光催化劑如TiO2和ZnO氧化性強(qiáng)、光誘導(dǎo)性好且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于水體中各種污染物降解，但由于較寬的帶隙( 如TiO₂帶隙能為3.2 eV) ，只能利用僅占太陽(yáng)光譜的4%的紫外光，明顯限制了其應(yīng)用。因此，開發(fā)新型可見光響應(yīng)的半導(dǎo)體光催化劑越來(lái)越引起人們的重視。近年來(lái)，鹵氧化鉍化合物( BiOX，X = Cl、Br、I) 半導(dǎo)體光催化劑因其優(yōu)良的可見光響應(yīng)的光催化活性而引起廣泛的關(guān)注。鹵氧化鉍層狀結(jié)構(gòu)具有足夠的空間來(lái)極化相應(yīng)的原子和原子軌道，空穴與電子能夠被誘導(dǎo)偶極矩有效地分離從而降低光生電子空穴的復(fù)合率并有效分離和轉(zhuǎn)移。但是BiOBr 較大的禁帶寬度同樣限制了它對(duì)可見光的利用，因此常通過將其與窄禁帶半導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)建異質(zhì)結(jié)型光催化劑，一方面，窄禁帶半導(dǎo)體能夠有效地吸收可見光，大大加強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)能的利用；另一方面，不同材料復(fù)合后形成的異質(zhì)結(jié)可以促進(jìn)光生載流子的分離，提高其光催化效率。目前，對(duì)于BiOBr 光催化劑的研究主要集中于BiOBr 粉末，而對(duì)BiOBr /Fe3O4納米磁性復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備和光催化活性的研究卻鮮有報(bào)道。粉末光催化劑具有比表面大、反應(yīng)速率高、容易制得等特點(diǎn)，但存在分散性不佳、與溶液難分離、難回收等缺點(diǎn)，特別是對(duì)具有微納結(jié)構(gòu)的細(xì)小顆粒，因此將催化劑磁性化可回收，有利于固液分離以及重復(fù)利用，更加方便用于處理水中有機(jī)污染物。

BiOBr具有較大的應(yīng)用潛力，但其禁帶寬度較寬，只能吸收波長(zhǎng)≤387nm的光子，無(wú)法利用占太陽(yáng)光能量大部分的可見光。為拓寬BiOBr光催化材料的光響應(yīng)范圍和提高其量子效率，對(duì)此類光催化劑進(jìn)行修飾和改性引起了國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。主要方法有非金屬摻雜、金屬摻雜、半導(dǎo)體復(fù)合、染料敏化及貴金屬表面修飾等。稀土釤元素?fù)诫sBiOBr中可以大大提高太陽(yáng)光能的利用，吸收波長(zhǎng)可達(dá)到可見光范圍。

負(fù)載型催化劑載體的作用，載體可將催化劑固定，克服了懸浮相催化劑粉體易流失、分離回收難的缺點(diǎn)；用載體將粉體催化劑固定，便于對(duì)催化劑進(jìn)行表面修飾并制成各種形狀的光催化劑反應(yīng)容器；將催化劑負(fù)載于載體表面，能夠避免懸浮項(xiàng)中催化劑的團(tuán)聚，增加了比表面積，提高利用率。目前文獻(xiàn)報(bào)道的制備負(fù)載型BiOBr光催化劑的較少。

資源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)今世界的兩大主要問題，因此，利用天然可再生資源，開發(fā)環(huán)境友好型產(chǎn)品和技術(shù)將成為可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。蛋白質(zhì)是由氨基酸以“脫水縮合”的方式組成的多肽鏈經(jīng)過盤曲折疊形成的具有一定空間結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。蛋白質(zhì)是一種復(fù)雜的有機(jī)化合物。蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽鏈組成的生物大分子，每一條多肽鏈有二十至數(shù)百個(gè)氨基酸殘基（-R）不等；各種氨基酸殘基按一定的順序排列。多個(gè)蛋白質(zhì)可以一起，往往是通過結(jié)合在一起形成穩(wěn)定的蛋白質(zhì)復(fù)合物，折疊或螺旋構(gòu)成一定的空間結(jié)構(gòu)，從而發(fā)揮某一特定功能。蛋白質(zhì)是天然高分子材料被利用作為載體具有可再生、可降解、環(huán)保友好、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，是重要的生物資源。