[發明專利]一種高活性糖修飾鹵氧化鉍光催化材料的通用合成方法

在審

• 申請號: 202010598933.0
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111921542A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 王學文;張陽;周程喜;張榮斌
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B01J27/06
• 分類號: B01J27/06;B01J35/10;C02F1/30;C02F1/72;C01G29/00;C02F101/30;C02F101/34
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 牛永山

本發明涉及光催化降解領域，此發明提供了一種高活性糖修飾鹵氧化鉍的通用合成方法。通過對光催化劑的表面進行修飾從而調控催化劑的價帶位置降解污染物，解決了光催化半導體價帶氧化能力弱、光生電子與空穴容易發生復合的問題，大大提高了光催化降解效率。具體制備方法如下：將不同的糖(葡萄糖、果糖、乳糖、蔗糖、麥芽糖)溶于一定量水中，攪拌形成糖溶液。再加入五水硝酸鉍室溫下攪拌一定時間，然后將氯化鉀(溴化鉀、碘化鈉)溶液倒入上述溶液中，室溫下攪拌，最后倒掉上清液，沉淀用去離子水洗滌數次，80℃下干燥12h收集固體粉末兒。使用該方法制備的鹵氧鉍具有高氧化能力，能夠快速降解苯酚及有機污染物。

技術領域

本發明涉及光催化劑領域，具體為一種高活性糖修飾鹵氧化鉍光催化材料的通用合成方法。

背景技術

隨著經濟的發展生活污水和工業廢水排放量越來越大。一方面水資源匱乏的問題越來越嚴重，另一方面由于各種污水隨意排放，使得水生物生存條件越來越惡劣甚至瀕臨滅絕。因此，如何處理水中的有機污染物成為亟待解決的問題。然而，光催化作為一種新興的方法，在水污染處理方面有著高效、綠色極具發展前景的并有望實現能源替代和環境凈化的技術。然而，半導體光催化材料的氧化能力弱且對太陽能的利用率低一直是制約著光催化從基礎研究走向工業化應用的關鍵問題。

鹵氧化鉍(BiOX：X＝Cl，Br和I)是由[Bi₂O₂]²⁺平板組成的層狀結構，屬于典型的V-VI-VII三元半導體光催化劑。BiOX是層狀晶體結構，便于對其表面進行修飾，改善其光催化活性。然而，由于催化劑的光生電子與空穴容易發生復合，且BiOX的光氧化能力較低直接限制了其在難降解污染物降解過程中的光催化應用。因此，近年來通過摻雜、形態控制、晶面優化、貴金屬作為助催化劑、構建BiOX的異質結構來提高BiOX的光催化活性。然而，關于調控BiOX的價帶位置提高其氧化能力的通用方法缺很少被研究。

發明內容

本發明目的在于提供了一種高活性糖修飾鹵氧化鉍光催化材料的通用合成方法。解決了半導體催化劑在光催化降解中價帶空穴氧化能力較弱的問題，使得光催化降解效率大幅提高。

本發明的技術方案是：

一種以糖為修飾劑調控半導體價帶位置的通用方法。通過不同種類的糖為修飾劑對催化劑的表面進行修飾，從而調控其價帶位置，增強催化劑的氧化能力。

本發明采用如下技術方案：

S1：將糖溶于水中，室溫下攪拌30min；

S2：將1mmol五水硝酸鉍加入S1中的溶液中，室溫下攪拌至固體完全溶解；

S3：稱量1mmol的KCl(KBr、NaI)溶解在2mL去離子水中；

S4：將S3中的溶液倒入S2中的溶液中，混合溶液室溫下攪拌，得到的BiOX(BiOCl、BiOBr、BiOI)的懸濁液；

S5：將S4得到的BiOX(BiOCl、BiOBr、BiOI)的懸濁液靜置1h后倒掉上清液；

S6：將S5留下的沉淀用去離子水清洗3-5次，收集固體粉末；

S7：將S6收集的固體粉末在80℃下干燥12h，得到BiOX(BiOCl、BiOBr、BiOI)。

優選的，S1中使用的糖的種類為葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖和乳糖中的任意一種或多種。

優選的，葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖的用量為0.3-1g/mL。

優選的，乳糖的用量為0.05-1g/mL。

優選的，S4中的攪拌時間為30min。

優選的，BiOCl的懸濁液需要用NaOH調節pH至6.0。