[發明專利]一種無定型FeOOH修飾的BiO2-x

有效

• 申請號: 202011191170.4
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112156787B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 陳嶸;黃圣男;代嘉偉;蘇春平;朱德雨;田雪松
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B01J23/843
• 分類號: B01J23/843;B01J37/10;B01J37/16;B01J37/34;B01J35/10;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/34;C02F101/36
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;李欣榮

本發明公開了一種具有近紅外響應的無定型FeOOH/BiO_2?x異質結復合光催化材料，通過在常溫條件下將三價鐵離子在弱堿性條件下原位沉積在亞穩態BiO_2?x薄片上制備而成。本發明所述復合光催化材料具有較寬的光吸收范圍，在近紅外光及太陽光下催化有機物降解效果優異；且涉及的制備方法簡單，重復性好，原料自然豐度大，無毒無害，具有良好的生物相容性，不易造成二次污染，適合推廣應用。

技術領域

本發明屬于功能復合材料及其制備技術領域，具體涉及一種無定型FeOOH修飾的BiO_2-x異質結光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著經濟社會的快速發展，環境污染問題日益突出。光催化氧化具有利用太陽能、能耗小、反應條件溫和、污染物分解徹底等特點而備受關注。然而，光催化降解技術仍處于萌芽階段，催化劑對光有限的利用率仍是制約其實現工業化的巨大瓶頸。大部分光催化系統僅在紫外線或可見光下具有活性，它們分別僅占太陽輻射的4％和46％，占太陽光譜近50％的紅外光(NIR)一直未得到充分利用。因此，開發新型高效具有全譜響應的光催化劑，有效提高光利用效率，具有重要的實際應用意義。

BiO_2-x是一類新型光催化劑，具有管狀、球狀以及片狀結構，其中片狀結構易于合成且具有較大的比表面積，有利于提供更多的吸附位點。它的光響應范圍可延伸至近紅外光區，長波長、低能量的近紅外光就可以將其激發產生電子及空穴，參與有機污染物的氧化還原反應。其太陽能利用能力較強，也是近年來研究的熱點。然而，光響應范圍寬的光催化材料其禁帶寬度較窄(1.39eV)，一方面會造成電子空穴對的快速復合，另一方面材料表面不易形成豐富的活性氧物種用于有機物的催化降解。除此之外，材料表面的五價鉍容易得電子而被還原，使材料的穩定性降低，這大大限制了缺陷態氧化鉍在實際污水處理中的應用。

構筑異質結是提升單組分催化劑性能的一種廣泛使用的方法。目前已有通過構筑異質結提升缺陷態氧化鉍性能方法專利的報道。例如專利CN109569568中將鈦酸四丁酯與BiO_2-x共同水熱形成TiO₂包覆層，核殼結構的形成有效的減少了BiO_2-x的光腐蝕，但這種方法同時也縮小了材料的光吸收范圍，降低了太陽光利用率。專利CN108816214通過一步水熱法合成 Bi₂O_2.75/BiO_2-x復合催化劑，使材料在紫外-可見-近紅外下的吸收都有提升。但上述專利中缺陷的精確合成難以控制，并且氧空缺的存在不一定有利于催化活性的提升。因此，進一步開發具有寬光譜響應同時可緩解光腐蝕，并可大批量制備的提升BiO_2-x性能的復合材料的方法具有重要的實際應用價值。

發明內容

本發明的主要目的在于針對現有技術存在的不足，提供一種無定型FeOOH修飾的BiO_2-x異質結光催化劑，它具有全譜響應特性并可有效減少光腐蝕，且生物相容性好，可實現氯酚類污染物的高效降解及礦化；且涉及的制備方法簡單，操作方便，適合推廣應用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種具有近紅外響應的無定型FeOOH修飾的BiO_2-x異質結光催化劑，它利用Fe基前驅體溶液在片狀BiO_2-x表面原位生長FeOOH形成異質結而成；其中片狀BiO_2-x的厚度為0.021-0.058μm。

上述方案中，所述片狀BiO_2-x以鉍鹽和氫氧化鈉為主要原料進行水熱反應生成BiO_2-x，并加入乙醇溶液中進行超聲剝離而成。

上述方案中，所述Fe基前驅體溶液由Fe鹽和堿液構成。

上述方案中，所述堿液為氨水溶液或氫氧化鈉溶液。