[發明專利]一種磁性復合多鉍可見光催化劑Bi24

有效

• 申請號: 201810432581.4
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108607584B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 劉成倫;尹秀宇;徐龍君
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B01J27/138
• 分類號: B01J27/138;C02F1/30;C02F1/48;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
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本發明涉及一種磁性復合多鉍可見光催化劑Bi₂₄O₃₁Br₁₀?SrFe₁₂O₁₉的制備方法，屬于無機催化材料領域。本發明采用水熱法，先制備了磁性SrFe₁₂O₁₉基質，再制備了磁性復合多鉍可見光催化劑Bi₂₄O₃₁Br₁₀?SrFe₁₂O₁₉。磁性復合多鉍可見光催化劑Bi₂₄O₃₁Br₁₀?SrFe₁₂O₁₉晶形良好，具有較好的磁性能。在模擬太陽光的氙燈照射下，制備的復合磁性光催化劑0.05g，降解100mL濃度為20mg/L的羅丹明B溶液，40min內完全降解；催化劑的平均回收率為87％，5次回收后的催化劑在相同的條件下光催化降解羅丹明B，0.5h的降解率仍達到90％。本發明的制備方法簡單，用時短，所用設備少，生產成本低。

技術領域

本發明涉及一種磁性復合多鉍可見光催化劑Bi₂₄O₃₁Br₁₀-SrFe₁₂O₁₉的制備方法，屬于無機材料技術領域。

背景技術

隨著全球經濟發展，能源消耗呈現快速增長之勢，人口與資源的矛盾越來越尖銳，環保問題成為經濟和社會發展的重要制約因素之一。近年來，光催化劑在水污染處理研究領域受到了廣泛的關注，其中包括氧化鉍、鉍酸鹽及鹵氧化鉍在內的鉍系光催化劑因其獨特的層狀結構、較好的吸光性和安全無毒等特點而成為光催化材料領域研究的熱點，但鹵氧化鉍存在對可見光利用率低、空穴與電子的復合較快及導帶位置太正等弊端，使其在環境和能源等領域中的應用受到了限制。作為一種新型鉍系催化劑，多鉍Bi₂₄O₃₁Br₁₀的導帶寬度適中，化合物中Bi的含量增加能有效改善導帶位置，利于產生更多的超氧自由基，抑制光生電子與空穴的復合，可提高其光催化活性。考慮到在光催化降解有機廢水的過程中，特別是大規模處理廢水通常存在催化劑回收難的問題。為了防止光催化劑回收不徹底而產生二次污染，并降低使用成本，將光催化劑賦磁，便于分離回收和再利用是十分必要的。

鍶鐵氧體SrFe₁₂O₁₉不僅具有良好的磁性能，而且對光催化產生協同效應；多鉍復合在磁性鍶鐵氧體上，既提高光催化活性，有利于催化劑的回收，也可避免造成二次污染。目前，多鉍與磁性物質復合的研究報道不多。其它的磁性光催化劑，如中國專利CN103480384A公開了制備SrFe₁₂O₁₉/BiVO₄的方法，該方法存在以下不足：(1)制備的復合催化劑光催化降解亞甲基藍的降解效率較低，5h降解率僅為93％；(2)制備的復合催化劑循環穩定性較差，復合催化劑連續使用5次時，5h對亞甲基藍的降解率僅為60％。研究者開展了復合多鉍化合物光催化活性的研究，如中國專利CN104722317A公開了Bi₁₂O₁₇Br₂-Bi₂₄O₃₁Br₁₀的制備方法，但該方法存在以下不足：(1)先用水熱法合成溴氧化鉍-草酸鉍，再經過煅燒生成 Bi₁₂O₁₇Br₂-Bi₂₄O₃₁Br₁₀的水熱-焙燒二步法合成復合光催化劑，過程耗時，能耗高；(2)沒有給出催化劑的回收方法和回收率；(3)對染料廢水的降解性能不高，合成的復合催化劑催化降解10mg/L羅丹明B溶液時，2h尚未降解完全。

發明內容