[發明專利]一種用于光催化降解有機物的復合材料及其應用

有效

• 申請號: 201810561777.3
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108722428B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 朱修齊
• 申請（專利權）人: 朱修齊
• 主分類號: B01J23/843
• 分類號: B01J23/843;B01J23/89;B01J37/03;B01J37/10;B01J37/16;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;郭奧博

本發明涉及一種用于光催化降解有機物的復合材料，該復合材料采用包括如下步驟的方法制備而成：(1)將含鉍化合物以及含銅化合物在水中充分混合，加入無機堿至絮凝，充分攪拌后再加入硫脲以及表面活性劑，充分混合，得混合溶液；(2)將所述混合溶液進行水熱反應，對反應產物進行洗滌、干燥，得鉍系氧化物；(3)將所述鉍系氧化物與硝酸銀在水中混合，加入還原劑進行還原反應，對反應產物進行洗滌、干燥，即得。本發明提供的復合材料制備工藝簡單，參數易于控制，且性能穩定，在可見光區域對有機物、尤其是有機染料和有機污染物具有非常優秀降的解能力，是一類極具開發潛力而且市場前景廣闊的環保凈化材料。

技術領域

本發明涉及光催化降解有機物領域，具體涉及一種用于光催化降解有機物的復合材料。

背景技術

環境污染是二十一世紀人們面臨的重要問題，人們在享受高速發展的科技所帶來的福利的同時，必須面對日益惡化的環境問題。很多環境污染已經嚴重威脅到人們的身體健康，甚至進一步造成人們的死亡。利用太陽能降解一些有危害的有機物成為一種清潔，簡易的，具有很大潛力的手段。常用的光催化劑有TiO₂納米顆粒等，然而其材料本身的禁帶寬度，限制了其只能吸收太陽能光譜中紫外光譜波段從而導致其本身的應用的局限性。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種在可見光區域可以高效可降解有機物的復合材料。所述復合材料是由特定的鉍系氧化物與銀復合而成，其在可見光區域對有機物有較高的催化分解能力，能夠有效的用于各種場合的有機物凈化。

具體而言，本發明提供的用于光催化降解有機物的復合材料采用包括如下步驟的方法制備而成：

(1)將含鉍化合物以及含銅化合物在水中充分混合，加入無機堿至絮凝，充分攪拌后再加入硫脲以及表面活性劑，充分混合，得混合溶液；

(2)將所述混合溶液進行水熱反應，對反應產物進行洗滌、干燥，得鉍系氧化物；

(3)將所述鉍系氧化物與硝酸銀在水中混合，加入還原劑進行還原反應，對反應產物進行洗滌、干燥，即得。

本發明步驟(1)采用特定的順序加入特定的反應原料，可以確保各原料之間以理想的方式充分結合，確保所得產物具有良好的物理形態以及催化活性。其中，所述含鉍化合物為鉍的氧化物或含氧酸鹽，優選為硝酸鉍；所述含銅化合物為銅的氧化物或含氧酸鹽，優選為硝酸銅。為了確保各元素之間更好地發揮協同作用，本發明優選所述含鉍化合物、含銅化合物以及硫尿的質量比為2～3：2～3：0.5～1.5。

為了促進反應的充分進行，并確保所得產物具有預期的形態，本發明優選在反應體系中加入無機堿(優選為氫氧化鈉)以及表面活性劑(優選為十六烷基三甲基溴化銨，CTAB)。所無機堿的加入量與所述含鉍化合物的質量之比優選為1～2：2～3；所表面活性劑的加入量與所述含鉍化合物的質量比優選為0.1～0.3：2～3。

本發明步驟(2)所述水熱反應為本領域的常規方法。為了確保本發明采用的特定原料能夠充分反應，所述水熱反應優選在170℃～190℃進行；進一步優選地，所述水熱反應在175℃～185℃下進行10h～15h。所述洗滌和干燥均為本領域常規操作，本發明不做特殊限定。

步驟(2)所得鉍系氧化物為層狀粉末。層狀粉末形式的鉍系氧化物具有較大的比表面積，與銀復合后形成的復合材料具有較高的催化效率，可以實現對有機物的高效降解。

本發明所述步驟(3)中，為了確保所述鉍系氧化物與銀發揮協同作用，更好地實現催化降解效果，在制備時所述鉍系氧化物與硝酸銀的質量比為100：0.5～1.5，當二者比例達到100：1.5時，所得復合材料的催化效率更佳。

步驟(3)所述還原劑可采用本領域常規試劑；為了使鉍系氧化物與銀以最佳的狀態充分結合以充分發揮催化功效，本發明優選所述還原劑由氫氧化鈉與硼氫化鈉混合而成，更優選二者以質量比1：0.1～0.3混合而成。