[發(fā)明專(zhuān)利]多孔磁性復(fù)合蠶絲負(fù)載鐠摻雜BiOBr光催化劑的制備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810181061.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108404981B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慧芝;王英姿;韓斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J31/06
• 分類(lèi)號(hào): B01J31/06;B01J31/26;B01J35/06;B01J37/02;B01J37/32;C02F1/28;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/34
• 代理公司: 濟(jì)南譽(yù)豐專(zhuān)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(kāi)了一種多孔磁性復(fù)合蠶絲負(fù)載鐠摻雜BiOBr光催化劑的制備方法，其特征在于，采用蠶絲與聚乙烯醇添加加入納米四氧化三鐵，得到多孔磁性復(fù)合蠶絲；采用燃燒法制得膨松的釤摻雜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%，山梨坦單硬脂酸酯：4~8%，劇烈攪拌下加入鐠摻雜BiOBr粉體：2~5%，超聲分散30 min，加入多孔磁性復(fù)合蠶絲：16~20%，攪拌、反應(yīng)，固液分離，在用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，制得多孔磁性復(fù)合蠶絲負(fù)載鐠摻雜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)合蠶絲負(fù)載鐠摻雜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)

蠶絲（silk）是熟蠶結(jié)繭時(shí)所分泌絲液凝固而成的連續(xù)長(zhǎng)纖維，也稱(chēng)天然絲，是一種天然纖維。人類(lèi)利用最早的動(dòng)物纖維之一，蠶絲是自然界中最輕最柔最細(xì)的天然纖維。蠶絲主要由動(dòng)物蛋白組成，富含十八種人體所必須的氨基酸，能促進(jìn)皮膚細(xì)胞活力。蠶繭的絲纖很細(xì)，只有20到30微米，是十分寶貴的生態(tài)資源之一，是一種可再生資源，是十分珍貴的長(zhǎng)纖維原料。這種天然高分子材料應(yīng)用制作吸附具有天然、綠色、可生物降解的特點(diǎn)。

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，染料的用量也越來(lái)越大，合成染料與天然染料相比，具有使用方便、性質(zhì)穩(wěn)定、成本低、品種多等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于紡織、造紙、制藥和食品工業(yè)。染料廢水已經(jīng)成為我國(guó)目前主要污染廢水之一，解決環(huán)境污染問(wèn)題是十分迫切的問(wèn)題。目前大多數(shù)合成染料的結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜的芳環(huán)結(jié)構(gòu)，性質(zhì)很穩(wěn)定，難以生物降解。這些染料會(huì)對(duì)人類(lèi)的健康造成威脅。染料的廣泛使用導(dǎo)致染料污水的大量排放到自然水體中，造成水體污染，即便是少量的染料廢水排放也會(huì)導(dǎo)致水體著色，嚴(yán)重破壞了水體的自然生態(tài)鏈。因此，如何去除工業(yè)廢水中的染料是國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者研究的熱點(diǎn)。研制光催化劑加入后在太陽(yáng)光照射下，可以降解水體中的染料和有機(jī)污染物，研制從水體中容易分離，不造成二次污染的光催化劑，成為一種有效途徑。

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(kāi)發(fā)新型可見(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)光的利用，因此常通過(guò)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(jiàn)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(jiàn)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(lèi)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。稀土鐠元素?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(jiàn)光范圍。