[發(fā)明專利]一種具有優(yōu)異吸附和光催化性能的介孔碳-TiO2(B)- BiOI材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108855154A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 羅利軍;夏麗紅;李俊紅;譚偉;王紅斌;楊敏
• 申請（專利權）人: 云南民族大學
• 主分類號: B01J27/135
• 分類號: B01J27/135;B01J20/20;B01J20/30;C02F1/30;C02F1/28;C02F101/30
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本發(fā)明提出了一種具有優(yōu)異吸附和光催化性能的介孔碳?TiO₂(B)?BiOI材料及其制備方法。先利用超聲波把介孔碳分散在乙二醇介質中，再加入化學計量比的TiO₂(B)、Bi(NO₃)₃和KI，攪拌混合；然后轉移到反應釜中，于120?180℃下反應；最后，離心干燥即得黑色的介孔碳?TiO₂(B)?BiOI粉末材料。顯微分析表明該材料主要由帶狀TiO₂、片狀BiOI和介孔碳組成三元光催化異質結，其中TiO₂(B)帶寬和帶長分別為100?400nm和1?3μm，BiOI為5?10nm納米帶。該材料的吸附能力是TiO₂(B)?BiOI復合光催化異質結的2倍，其催化活性也提高了2倍。

技術領域

本發(fā)明屬于半導體光催化劑領域，具體涉及一種具有優(yōu)異吸附和光催化性能的介孔碳-TiO₂(B) - BiOI材料及其制備方法。

背景技術

二氧化鈦光催化技術是一種最有開發(fā)前景的“環(huán)境友好型”的水處理技術，對疏水性、高濃度（5mg/L）的17α-乙炔基雌二醇（EE2），具有明顯的降解效果^[1]。然而，一方面因為實際水體中這類污染物的濃度僅為10-1000 ng/L（達不到mg/L），且商品TiO₂（P25）的比表面積較小（50m²/g），在紫外光的作用下主要表面為親水性，對這類非極性有機污染物基本沒有吸附能力，光催化劑表面的污染物濃度極低，實際降解效果不足。更為嚴重的是這類污染物在實際水體中常與大量的極性天然有機質（胡敏酸（HA）和富里酸（FA））共存，這些有機質可通過極性相互作用優(yōu)先吸附至TiO₂表面，并對TiO₂表面產生的羥基自由基有清除作用，目標污染物的降解效率受到很大抑制^[2-4]。另一方面，當TiO₂光催化降解這類污染物時，降解中間體可能造成更嚴重的二次污染的問題。為了解決這個問題，目前常將吸附技術與光催化技術相結合，使復合催化劑同時具備較高的吸附能力和光催化效率，并且由于較強的吸附能力而使可能產生的降解中間體來不及離開催化劑顆粒表面就被完全降解為CO₂和水，避免了二次污染^[5-6]。常用的具有吸附能力的載體有分子篩、碳材料和天然礦物等，其中介孔碳是一類新型的非硅基材料，孔徑為2nm-50nm，比表面積可高達2500 m²/g，其表面對有機污染物有較好的吸附能力，介孔碳本身優(yōu)異的導電能力可有利于光生載流子的有效分離，可作為催化劑優(yōu)良載體，且可明顯提高光催化劑的催化活性。目前為止，介孔碳負載的光催化劑有TiO₂^[7-8]，CuO^[9]，C₃N₄^[10-11]，ZnO^[12-13]和Bi₂WO₆^[14]等單一催化劑，未見負載二元光催化異質結光催化劑。

為了進一步提高光催化劑的可見光響應能力和催化活性，本發(fā)明采用簡單的溶劑熱法在介孔碳材料上負載了TiO₂(B)-BiOI復合光催化異質結，使得復合光催化異質結具有更好的吸附能力和可見光光催化活性。

文獻

[1] Mai J X, Sun W L, Xiong L, Liu Y, Ni J R. Chemosphere, 2008, 73: 600-606.

[2] Karpova T, Preis S, Kallas J. J. Hazard. Mater., 2007, 146: 465-471.

[3] Uyguner-Demirel C S, Birben N C, Bekbolet M. Catal. Today, 2017, 284:202-214.