[發明專利]一種磁性膨潤土負載的球狀BiOBr及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201811597501.7
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN111359639A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 童張法;張寒冰;劉坤;朱穎;湯睿
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: B01J27/06
• 分類號: B01J27/06;B01J37/10;B01J37/34;B01J37/03;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 南寧啟創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 45122
• 代理人: 經國富

本發明公開一種磁性膨潤土負載的球狀BiOBr及其制備方法和應用，先將BiOBr前驅體嵌入磁性膨潤土基的層間和/或沉積在磁性膨潤土基的表面上，再利用微波輔助水熱法，通過高溫加壓的作用實現原位自組裝，獲得磁性膨潤土負載的球狀BiOBr。制備得到的磁性膨潤土負載的球狀BiOBr具有較大的比表面積和優良的磁分離性能，同時禁帶寬度變窄，對可見光的吸收能力更強，電子空穴對的復合效率降低，在可見光下實現了對四環素、環丙沙星等有機溶液的高效降解，此外，在外加磁場的作用下，磁性膨潤土負載的球狀BiOBr可以實現快速回收，具有很好的重復利用率和穩定的性能。

技術領域

本發明屬于可見光催化劑制備技術領域，具體涉及一種磁性膨潤土負載的球狀BiOBr及其制備方法和應用。

背景技術

由于綠色、新型、有效等特點，光催化技術已廣泛應用于能源和環境方面，其利用光催化材料將太陽能轉化為化學能實現產能或者降解污染物，化學反應條件溫和，能耗較低且效率高，同時沒有二次污染，優勢突出。迄今為止，TiO₂是研究最廣泛的半導體光催化劑，但由于其帶隙較寬，可見光利用效率低且光生電子空穴對容易復合等缺陷而難以被廣泛應用，為了能夠有效利用太陽光，使光催化技術進一步實用化，開發具有可見光響應型的光催化劑已成為必然趨勢。

BiOBr(溴氧化鉍)是一種新型可見光響應的半導體光催化材料，它具有適中的禁帶寬度、獨特的開放式層狀結構、較高的氧化能力和低廉的成本，在光催化降解有機有毒污染物方面，表現出了優越的性能，因此備受科研工作者的關注。盡管BiOBr能直接被可見光激發，但目前單獨將其作為光催化劑使用時活性仍然較低，一方面源于微納米顆粒的催化劑容易出現團聚現象，降低了其對可見光的利用效率，另一方面較高的光生電子空穴對復合率，不利于半導體表面自由光生電子和空穴的產生，阻礙了光催化效率的提高，而且在反應工藝末端，粉末狀的BiOBr光催化劑難以從反應體系中分離出來循環再利用，易流失而造成工藝成本較高，不利于實際的工業應用?；谝陨?，研究者開始采用負載、摻雜、復合等手段對單純的半導體材料改性以提高其對光的利用效率，諸多研究表明選擇合適的載體與半導體材料相結合，不僅可以防止團聚，提高其分散性和穩定性，而且形成的異質結復合材料確實可以提高光催化效率。

膨潤土(Bentonite)是由兩層硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的天然層狀硅酸鹽粘土礦物，具有吸附性、吸水膨脹性、陽離子交換性、熱穩定性等特點。另外膨潤土資源非常豐富，低廉易得，在吸附處理染料和抗生素廢水中具有顯著優勢，經過磁改性后的膨潤土吸附性能不僅有所提升，而且在外加磁場的條件下可以實現很好的固液分離，有利于進一步的重復利用。將磁改性過后的膨潤土作為載體與半導體金屬氧化物結合形成穩定的光催化劑，一方面可以提高復合催化劑的比表面積，提升吸附效果，有利于進一步的光催化，另一方面磁性膨潤土可以減小禁帶寬度，降低光生載流子的復合率，從而提高半導體的光催化活性。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種磁性膨潤土負載的球狀BiOBr及其制備方法和應用，本發明先將BiOBr前驅體嵌入磁性膨潤土基的層間和/或沉積在磁性膨潤土基的表面上，再利用微波輔助水熱法，通過高溫加壓的作用實現原位自組裝，獲得磁性膨潤土負載的球狀BiOBr。制備得到的磁性膨潤土負載的球狀BiOBr具有較大的比表面積和優良的磁分離性能，同時禁帶寬度變窄，對可見光的吸收能力更強，電子空穴對的復合效率降低，將其應用于對四環素、環丙沙星的光降解時沒有團聚現象，且對有機污染物有較高的光催化活性。

本發明的技術方案如下：

一種磁性膨潤土負載的球狀BiOBr的制備方法，該方法為：以溴化鉀(KBr)為溴源，五水合硝酸鉍[(BiNO₃)·5H₂O]為鉍源，乙酸為溶劑制備BiOBr前驅體，以磁性膨潤土(MB)為負載基體，水為分散劑，先將BiOBr前驅體嵌入磁性膨潤土基的層間和/或沉積在磁性膨潤土基的表面上，再利用微波輔助水熱法，通過高溫加壓的作用實現原位自組裝，獲得磁性膨潤土負載的球狀BiOBr(BiOBr-MB)。