[發明專利]一種超薄鹵氧化鉍基固溶體光催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810594148.0
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108722445B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 白楊;石晛;王平全;葉利群;鄧嘉丁
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: B01J27/06
• 分類號: B01J27/06;B01J35/10;B01J35/02;B01J37/03;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇

本發明涉及光催化劑領域，公開了一種鹵氧化鉍超薄固溶體超薄鹵氧化鉍光催化劑及其制備方法和應用，其中，所述改性鹵氧化鉍基復合體光催化劑的表達式為BiOXY，其中，X和Y各自獨立地為Br或I，且X和Y不同，以及所述改性鹵氧化鉍基復合體光催化劑為粉末狀，厚度為0.20?0.23nm，比表面積為300?320m2/g。該催化劑具有較高的比表面積，超薄，能夠更好地在可見光下光催化氧化去除頁巖氣油田廢水中的羥丙基胍膠，并且，該制備方法降低了生產成本，簡化了生產工藝。

技術領域

本發明涉及光催化劑領域，具體涉及改性鹵氧化鉍基復合體光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

針對油田增產過程中產生的油田廢水處理方法的研究國內外已取得一定成果，油田廢水中的大部分無機廢物，例如：巖屑、支撐劑、無機鹽等，通過一系列的物理沉降、化學絮凝等方法能夠有效的去除。但對于其中難降解的聚合物，例如：胍膠等高分子聚合物，則需要消耗大量的能源或種類繁多的化學藥劑一一降解，處理成本高、設備投資大、處理周期長、易二次污染。

光催化技術是20世紀后期發展起來的一種處理難降解有機污染物的新工藝，其特征是通過在半導體催化劑作用下產生活性極強的活性氧物種(ROS)，ROS幾乎能無選擇性地將廢水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。上述特性使得光催化技術在處理頁巖氣返排液領域展示了極大的應用空間。而在光催化技術領域中，光催化劑的研制則是最為核心的技術之一。而鹵氧化鉍成為近年來光催化領域的新寵。

鉍是一種綠色金屬，鹵氧化鉍作為一種新型的窄禁帶半導體，由于其無毒、廉價、氧化還原能力強、化學性質穩定和抗光腐蝕等特性，在水體污染物降解、抗菌等方面得到了廣泛的應用。由于其單體的電子-空穴復合效率較高，對其光催化性能具有不利的影響，嚴重制約了其在光催化等方面的實際應用。因此，通過改性使鹵氧化鉍基光催化劑具有高光催化性能是光催化研究領域的重要課題之一。目前文獻報道的方法有金屬離子摻雜、非金屬離子摻雜、半導體的固溶、復合等。

2015年Yang等人發現原位合成的BiOBr_0.5I_0.5固溶體光催化劑在可見光的照射下催化羅丹明b時，具有很強的光催化活性(Yang Z, Cheng F,Dong X,et al.Controllablein situ synthesis of BiOBr_xI_1-x solid solution on reduced graphene oxide withenhanced visible light photocatalytic performance[J].Rsc Advances,2015,5(83):68151-68158.)。但是，該文獻中所報道的BiOBr_0.5I_0.5固溶體光催化劑只是應用到降解染料，并沒應用到降解羥丙基胍膠中，且合成方法較為復雜，效果仍有待改善。

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，對于緩解開發區塊的環境問題顯得格外重要，同時對于保障頁巖氣的正常生產和可持續發展具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的上述問題，一種鹵氧化鉍超薄固溶體超薄鹵氧化鉍光催化劑及其制備方法和應用，其中，該催化劑具有較高的比表面積，超薄，能夠更好地在可見光下光催化氧化去除頁巖氣油田廢水中的羥丙基胍膠，并且，該制備方法降低了生產成本，簡化了生產工藝。

一種鹵氧化鉍超薄固溶體超薄鹵氧化鉍光催化劑及其制備方法和應用，其中，所述改性鹵氧化鉍基復合體光催化劑的表達式為 BiOXY，其中，X和Y各自獨立地為Br或I，且X和Y不同，以及所述改性鹵氧化鉍基復合體光催化劑為粉末狀，厚度為0.20-0.23nm，比表面積為300-320m²/g。優選地，X為Br，Y為I。