[發明專利]一種可見光響應的BiOBr/CeVO4

有效

• 申請號: 201810968189.1
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109092334B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 陸光;倫子帥;張爽;王菲;王輝;梁紅玉
• 申請（專利權）人: 遼寧石油化工大學
• 主分類號: B01J27/06
• 分類號: B01J27/06;B01J35/08;B01J37/10;B01J37/34;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊

本發明提供了一種可見光響應的BiOBr/CeVO₄異質結的制備方法及其應用。具體制備方法為：將硝酸鈰Ce(NO₃)₃·6H₂O加入至有機溶劑中，磁力攪拌至溶解；將偏釩酸銨NH₄VO₃加入至蒸餾水中，磁力攪拌至溶解；上述溶液混合后，調節pH值，超聲處理，得到CeVO₄前驅體；將硝酸鉍Bi(NO₃)₃·5H₂O和KBr加入至蒸餾水中，磁力攪拌溶解后，調節pH值，室溫超聲處理，得BiOBr前驅體；將CeVO₄前驅體和BiOBr前驅體倒入水熱反應釜中，在100～200℃下反應2～10h；冷卻室溫后，樣品經過離心、洗滌、干燥和焙燒，即得到BiOBr/CeVO₄異質結。此催化劑在可見光照射下，實現目標污染物左氧氟沙星完全降解。該方法合成路線簡單易控，形貌重現性好，適用于工業大批量生產的需求。

技術領域

本發明涉及一種可見光響應的BiOBr/CeVO₄異質結的制備方法及其應用，屬于環境化工光催化水處理技術領域，特別涉及可見光處理抗生素污染廢水。

背景技術

左氧氟沙星是第三代氟喹諾酮類廣譜抗菌藥，在低劑量添加時可以促進畜禽的生長，而高劑量使用時又可以用來治療疾病，因此成為生產量和畜禽養殖業使用量較大的抗生素。然而，左氧氟沙星進入到動物體內后，絕大部分以原藥或代謝產物進入水體，給水體嚴重的污染。因此，如何高效消除抗生素以提高水環境質量已引起許多國家的關注。抗生素廢水成本復雜、COD_Cr濃度高、生物降解難、污染性強等特點，一直是廢水處理中的難題。抗生素廢水處理方法包括吸附法、膜分離法、光催化氧化法、電化學氧化法、超聲波降解法等。其中，光催化氧化法以清潔的太陽能為能源，可以將污染物徹底降解，因此受到廣泛關注。半導體是光催化劑的一個重要范疇，廣泛應用在太陽能轉化和環境凈化方面，例如利用太陽能分解水制氫以及降解有機污染物。目前，研究和應用最為廣泛的光催化劑是TiO₂，但此催化劑只對約占4％太陽光中的紫外光有響應，而對約占43％可見光沒有響應。為了更好的利用太陽能中的可見光，方法之一是研發出新型的具有可見光相應的光催化材料。

近年來，鉍基光催化劑受到廣泛關注，如BiVO₄、BiOX(X＝Cl、Br、I)、Bi₂WO₆和Bi₂MoO₆，其中BiOBr具有層狀結構從而表現出優異的催化性能。然而，純BiOBr光生電子空穴分離效率較低，導致其光催化抗生素效率較低。為了強化BiOBr的光催化活性，研究者已經做了大量的工作，如控制其粒子形貌、離子摻雜、貴金屬修飾以及形成異質結。在這些方法中，異質結的形成可以有效地提高電子空穴的分離效率。因此，本專利通過將BiOBr與CeVO₄半導體材料復合，制備異質結，降低BiOBr光生電子空穴復合率及提高其光催化活性。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種簡單、易于操作、催化活性高的BiOBr/CeVO₄異質結的制備工藝。

本發明為實現此目的，本發明一方面提供一種CeVO₄/BiVO₄異質結，所述異質結的微觀形貌是由部分BiOBr納米粒子以覆蓋的方式包裹在CeVO₄微米球表面，所述 CeVO₄微米球直徑約為1μm，所述BiOBr納米粒子呈現中間粗兩端尖的形貌特征，長度約為0.3-0.9μm。

作為優選的技術方案，所述催化劑的禁帶寬度為2.17eV，吸收邊帶為571nm，具有可見光響應。

另一方面本發明提供上述BiOBr/CeVO₄異質結的制備方法，采用超聲水熱法，包括以下步驟：