一种微乳状光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种微乳状BiOBr光催化剂，以BiBr3、Bi(NO3)3·5H2O或Bi2O3任一种为铋源，氢溴酸为溴源，水或乙醇为溶剂，氨水为pH调节剂，六偏磷酸钠为分散剂，利用简易的水解或醇解法在常温下制得微乳状BiOBr光催化剂。本发明专利技术还公开了该微乳状BiOBr光催化剂的制备方法和应用。与现有BiOBr粉体光催化剂相比，微乳状BiOBr光催化剂以乳状形式存在于光催化处理系统，分散性和重复性好，具有优异的光催化性能，既有效地避免了粉体催化剂所固有的易团聚分散差的缺陷和薄膜催化剂所带来的繁琐工序及其活性降低的问题，又保证催化剂较大的比表面积。

【技术实现步骤摘要】
一种微乳状光催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种微乳状光催化剂，具体地说是一种微乳状BiOBr光催化剂、其制 备方法以及其在处理有机污染物中的应用，属于无机环保合成光催化剂
。
技术介绍
近些年，随着现代工业（尤其染料行业）的飞速发展，染料废水污染排放等问题加 剧。其中，染料有机污染物难以被普通氧化剂氧化或被微生物降解，造成严重的水体、土壤 及生态环境的污染。寻找出一种快速、经济有效的方法解决染料废水，是我国实现可持续发 展及全民健康生存所必须面临的一项议题。 多相光催化氧化技术可利用可再生清洁太阳能处理有机污染物，其反应过程简 单、迅速、彻底、无二次污染、选择性低等优点而备受关注。近些年，合适间接带隙（约2. 92eV)新型BiOBr半导体的[Bi202]2+层与层之间存在静电场作用及其层状结构特征，赋 予其独特的电子结构、良好的光学性质和催化性能。例如，2008年张礼知教授报道微纳米 球状BiOBr在可见光照射下光催化处理水中降解有机物以来[7； 2008， 112: 747 - 753]，国内外学者对其良好的可见光催化性能给予了极大关注，牛津大学蒋峥 教授L/ 故ofocAe?. ?儿?CXe?.，2010，212: 8-13]、山地灾害与环境研 究所黄应平研究员[你5bi. 2011，45: 1593 - 1600]、南开大学[7； 你幼，01#3^^，2011，192:538 - 544]、中国环境科学研究院孟伟院士[々7/7乂6^<3乂 沒.-万/?1^>0/7.，2011，107:355 - 362]、德国汉诺威大学1^1111611^1111教授[]\]\1〇1.〇3七&1. A:Chem.，2012，365: 1 - 7]等对BiOBr粉体光催化剂分别进行研究，结果发现可见光催 化降解甲基橙、微囊藻毒素、甲苯、四溴双酚A、偶氮染料难降解污染物的活性，均优于商业 化光催化剂P25。 但是，关于BiOBr光催化剂的研究主要集中在粉体的研制及其固定化技术研发， 而关于高分散性能的微乳状BiOBr光催化剂未见报道。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种微乳状BiOBr光催化剂，相比其他形式的催化剂，可有效矿 化水中微量的甲基橙、苯酚、双酚A等有毒有害难降解的有机污染物，且重复利用性能良 好。本专利技术还提供了该光催化剂的制备方法及其在处理有机污染物中的应用。 本专利技术提供了一种微乳状BiOBr光催化剂，其特征在于：以BiBr3、Bi(N03)3 ? 5H20 或Bi203任一种为秘源，氢溴酸为溴源，水或乙醇为溶剂,氨水为pH调节剂，六偏磷酸钠为分 散剂，利用水解或醇解法在常温下制得微乳状BiOBr光催化剂。 本专利技术提供了所述的微乳状BiOBr光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下 步骤： 1)称取含铋元素摩尔数为〇. 1?1mmol的铋源，加入到盛有5?20mL溶剂的烧杯 中，常温搅拌溶解1?4h，形成溶液A; 2) 量取2?20mL的0? 1mol/L氢溴酸溶液，记为溶液B; 3) 将溶液B逐渐滴加到溶液A中，保持滴速为1. 5mL/min，滴定完成后充分搅拌40 min，再通过滴加27%浓氨水，将溶液pH值调节至7?10后，使两者充分反应1?2h，即得 悬浮催化剂体系，记为悬浮液C; 4) 称取0. 001?0. 01mmol的六偏磷酸钠，加入到上述悬浮催化剂体系中，再经超声波 充分混合、振荡1?2h后，即可得到微乳状的BiOBr光催化剂。 上述制备方法中，所述铋源为BiBr3、Bi(N03)3 ? 5H20或Bi203中的任一种，铋元素 的加入量为〇. 02?0. 4mol/L溶剂。 上述制备方法中，所述溶剂为蒸馏水、醇或二者的混合；其中，蒸馏水和乙醇同时 使用时二者的比例为1:1。 本专利技术提供了所述的微乳状BiOBr光催化剂降解有机污染物的应用。所述有机污 染物为甲基橙、苯酚、双酚A中的任一种。 所述的微乳状BiOBr光催化剂处理有机污染物的具体方法为：在常温常压下，光 源照射下使用微乳状BiOBr光催化剂，用量为每100mL含有机污染物的溶液中添加10? 60mL微乳状BiOBr光催化剂，溶液中有机污染物的浓度为10mg/L。 上述处理方法中，所述光源为太阳光、模拟太阳光、紫外光、可见光的任一种。 本专利技术采取经济环保、简单易行的水或乙醇解法，以BiBr3、Bi(N03)3 *5H20或Bi203 中的任一种为铋源，氢溴酸为溴源，氨水为pH调节剂，六偏磷酸钠为分散剂，在常温常压下 成功制得微乳状BiOBr光催化剂，不仅省去了离心、洗涤和烘干等复杂操作，降低了其工业 化成本和能源消耗，而且获得的催化剂具有优异的光催化性能。分散剂六偏磷酸钠在溶液 中起到如下三种作用：1)可有效降低溶剂的表面张力，提高颗粒表面的润湿性及其分散效 果；2)对溶液中BiOBr纳米粒子形成一定包覆，增大粒子或分子间距，有效地减小分子间 范德华力引力，提高其分散度；3)在溶液中可通过离解带电，进而增大BiOBr纳米颗粒表 面电位的绝对值，提高颗粒间静电排斥作用能，形成稳定的分散体系。故通过本实验方案， 所制的BiOBr催化剂是以微乳状形式存在于光催化处理系统，分散性高、重复性好，有效地 避免了粉体催化剂所固有的易团聚、分散差、易飞扬的缺陷，既减少了粉体污染又保证催化 剂较大的比表面积，表现出近似均相催化作用的特征，不但提高其光催化性能，而且克服了 循环使用过程中粉体催化剂固液分离难的缺陷和薄膜催化剂所带来的繁琐工序以及活性 降低的问题。 本专利技术的有益效果： 1、 与粉体和薄膜BiOBr光催化剂相比，本专利技术微乳状BiOBr光催化剂具有更高的光催 化性能，制备过程低温环保、简单易行，且所需原料简单易得、副产品无毒无害，使用方便， 便于大规模生产； 2、 微乳状BiOBr光催化剂是以乳状形式存在于光催化处理系统，分散性和重复性好， 有效地避免了粉体催化剂所固有的易团聚、分散差、易飞扬的缺陷，既减少粉体污染又保证 催化剂较大的比表面积； 3、 本专利技术微乳状BiOBr光催化剂可运用于液相和油状污染物的处理，其近似均相催化 作用的特征提高其光催化性能，并克服了循环使用过程中粉体催化剂固液分离难的缺陷和 薄膜催化剂所带来的繁琐工序及其活性降低的问题； 4、微乳状BiOBr光催化剂的专利技术将乳状催化剂成功应用于光催化降解有机污染物，扩 展了该类催化剂的应用领域。 【附图说明】 图1为实施例1?3和实施例6制得微乳状BiOBr光催化剂的XRD图谱。 图2为实施例6制得微乳状BiOBr光催化降解双酚A的吸光度变化曲线。 【具体实施方式】 下面通过实施例来进一步说明本专利技术，但不局限于以下实施例。 实施例1 :利用水解法制备微乳状BiOBr光催化剂 具体步骤为： 1) 称取0.2mmol的BiBr3粉末在常温下置于5mL蒸馏水中，常温搅拌溶解3h，形成 溶液A-1 ; 2) 量取2mL0? 1mol/L氢溴酸溶液，记为溶液B-1 ; 3) 将溶液B-1逐渐滴加到溶液A-1中，保持滴速为1. 5mL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微乳状BiOBr光催化剂，其特征在于：以BiBr3、Bi(NO3)3·5H2O或Bi2O3任一种为铋源，氢溴酸为溴源，氨水为pH调节剂，六偏磷酸钠为分散剂，利用水解或醇解法在常温下制得微乳状BiOBr光催化剂。

【技术特征摘要】
1?一种微乳状BiOBr光催化剂，其特征在于：以BiBr3、Bi (N03) 3 ? 5H20或Bi203任一种 为秘源，氢溴酸为溴源，氨水为pH调节剂,六偏磷酸钠为分散剂，利用水解或醇解法在常温 下制得微乳状BiOBr光催化剂。2. -种权利要求1所述的微乳状BiOBr光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下 步骤： (1) 称取含铋元素摩尔数为〇. 1?1 mmol的铋源，加入到盛有5?20 mL溶剂的烧杯 中，常温搅拌溶解1?4 h，形成溶液A ; (2) 量取2?20 mL的0? 1 mol/L氢溴酸溶液，记为溶液B ; (3) 将溶液B逐渐滴加到溶液A中，保持滴速为1. 5 mL/min，滴定完成后充分搅拌40 min，再通过滴加27%浓氨水，将溶液pH值调节至7?10后，使两者充分反应1?2 h，即得 悬浮催化剂体系，记为悬浮液C ; (4) 称取0. 001?0. 01 mmol的六偏磷酸钠，加入到上述悬浮催化剂体系中，再经超声 波充分混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小超，李瑞，张继龙，易群，鲁冰倩，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14