本发明专利技术公开了一种可见光响应型氯氧铋光催化剂及其制备方法与应用，将氮化硼分散于丙三醇中，室温下超声，获得氮化硼分散液；将五水合硝酸铋加入到氮化硼分散液中，搅拌，形成分散液；然后向分散液中滴加氯化钠溶液，搅拌；将溶液转入微波反应器中，微波下反应15‑20min，微波功率为180‑200w，反应结束后，清洗、干燥，得到可见光响应型氯氧铋光催化剂。该催化剂用于吸附和光催化降解罗丹明B染料废水，在可见光下具有良好的吸附和光催化降解作用，催化活性稳定，重复利用率高，具有实际应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境化工光催化水处理
，具体涉及一种可见光响应型氯氧铋光催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
目前，越来越多的有机染料大量应用于纺织、印染、皮革、食品和日用化学品等产业中。尽管染料的出现使得我们的世界变得五彩缤纷，但是由于其使用量巨大，生产过程中产生的大量含有毒性的工业废水，未经妥善处理直接排入水体将对生态环境造成严重影响。而且部分染料还具有潜在的致癌性，进入食物链后会直接危害人畜健康。传统上，物理-化学方法，电化学法，生物法等被用来进行染料废水的处理。但是具有去除效率低，造成二次污染，费用高的缺点。考虑到环境效益，用可见光降解染料作为一种绿色技术引起越来越高的重视。近年来，半导体光催化材料在环境、材料、能源等领域得到了广泛的应用。为了提高太阳能的利用效率，光催化材料必须具备两大条件：适合的可以很好的响应太阳光的带隙以及较低的电子空穴重组率。BN 是一种人工合成的非氧化物陶瓷材料，它和C2 是等电子体，因此和碳单质具有相似的晶体结构，常见的BN有类似于石墨的六方晶型(h-BN)和类似于金刚石的立方晶型(c-BN)。BN 具有耐高温、抗热振、抗氧化、高热导率、高电阻率、高介电性能、自润滑、低密度、良好的加工性、耐化学腐蚀、与多种金属不浸润等优良的物理和化学特性。氯氧铋（BiOCl）高度各向异性的层状结构便于光生电子空穴分离，保证了BiOCl良好的稳定的光催化活性。但是带隙（3.3eV）同样限制了BiOCl对可见光的利用。因此，如何使BiOCl得带隙能降低，从而可更加充分有效的利用太阳能成为人们关注的焦点。目前，已有一些增强BiOCl可见光响应的二维BiOCl纳米片，该催化剂的带隙明显减少（3.11eV）。在可见光该催化剂对罗丹明B表现出良好的光催化降解的特性。（Crystal Growth＆design，2011，793-803）Chen 等人以三氯化铋和硝酸为原料，在1-赖氨酸调整下制备BiOCl（2.87eV）光催化剂。窄带隙可能是由于纳米花状的形貌及高暴露的（110）晶面。在λ≥435nm光源照射50min后，10mg∙L1-罗丹明B完全脱色，其降解效率常熟达0.1186 min1-（Catalysis Communications，2012,23:54-57）。但是两种制备BiOCl的方法均为24小时，时间较长。
技术实现思路
本专利技术针对BiOCl光催化剂带隙宽的问题，提供一种可见光响应型氯氧铋光催化剂及其制备方法与应用，催化剂利用氮化硼的量子界限效应与表面效应，使BiOCl光催化吸收光谱拓宽至可见光区，以五水合硝酸铋、丙三醇和氯化钠为原料，通过微波辅助，沉淀，分离，洗涤以及干燥步骤制备得到可见光响应型氯氧铋光催化剂，该方法制备时间明显得到缩短，并且制备出的材料可充分利用太阳能，且能够有效解决环境污染的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种可见光响应型氯氧铋光催化剂的制备方法，包括如下步骤：1）将氮化硼分散于丙三醇中，室温下超声，获得氮化硼分散液；2）将五水合硝酸铋加入到步骤1）的氮化硼分散液中，搅拌，形成分散液；然后向分散液中滴加氯化钠溶液，搅拌；3）将步骤2）中的溶液转入微波反应器中，微波下反应15-20min，反应结束后，清洗、干燥，得到可见光响应型氯氧铋光催化剂。步骤1）中氮化硼与丙三醇的比例关系为： 25~200mg氮化硼分散于36~40mL的丙三醇中。步骤2）中氮化硼、五水合硝酸铋与氯化钠的摩尔比为（0.5 ~4）:19:19。氮化硼具有提高电子传导率的能力，掺杂较少与掺杂过量都会明显影响光催化的降解效果。少量掺杂石墨相BN时，明显提高催化剂在可见光区域的对光的吸收率，但是当掺杂BN过量时，BN会大量掩盖BiOCl微球上面的活性位点，活性位点上面的光电子无法与催化剂上面吸附的污染物接触反应，导致光催化效果变差。优选的氮化硼：五水合硝酸铋：氯化钠的摩尔比为2:19:19，也就是对应的1% BN@BiOCl。步骤2）中氯化钠溶液的浓度为0.1mol/L。步骤3）中微波功率为180-200w。步骤3）中所述干燥的温度为60-80℃，时间为8~12小时。所述制备方法制备得到的可见光响应型氯氧铋光催化剂，外表是花瓣式纳米级的微球，颗粒大小约为0.7μm，利用微波方法制备的氯氧铋体型更小（微波法制备的大小约为0.7μm，普通方法制备的大小为1.1μm左右），克服以往制备的氯氧铋体积太大的缺点，并且表面附着石墨相氮化硼片层，更加有利于氯氧铋的光电子空穴分离，更加有利于有机污染物的降解。所述可见光响应型氯氧铋光催化剂在降解水中的持续性污染物与染料中的应用。将可见光响应型氯氧铋光催化剂加入到待降解的水体中，控制反应体系温度在15~25℃，黑暗处吸附平衡后，在可见光源下进行光催化降解反应。所述可见光响应型氯氧铋光催化剂在水体中的浓度为0.2-1.0mg/mL，优选为0.8 mg/mL。所述氮化硼的制备方法如下：将硼酸与尿素以1: 20的比例溶于36-40mL超纯水，放入烘箱中60-80℃干燥18-24小时，得到白色的混合物；然后将白色混合物在充满氮气的管式炉中900℃加热5-7小时，将得到的最终产物研磨备用。本专利技术以五水合硝酸铋、丙三醇和氯化钠为原料，通过微波辅助，沉淀，分离，洗涤以及干燥步骤制备得到可见光响应型氯氧铋光催化剂，通过溶剂丙三醇将层状的氯氧铋转化为花边球状，并且微波辅助不仅对于氯氧铋形成球状结构有积极影响，而且还大大缩短了制备时间，将氮化硼掺杂至氯氧铋中，将氯氧铋的带隙减少至3.11eV,从而使其不仅对于紫外光产生响应，同时对可见光也具有响应。利用氮化硼的量子界限效应与表面效应，使BiOCl光催化吸收光谱拓宽至可见光区，该方法制备时间明显得到缩短，并且制备出的材料可充分利用太阳能，且能够有效解决环境污染的问题。所制备的可见光响应型BN@BiOCl光催化剂可用于降解水中的持续性污染物与染料等有机物。有益效果与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：（1）弥补了氯氧铋光催化剂带隙宽，不能充分利用太阳能的缺陷，将氯氧铋的带隙从3.3 eV减少至3.11eV，增强了氯氧铋光催化剂对可见光的利用率；（2）采用常规的无机原料作为反应物，原料价廉易得：制备过程简单易行，同时制备方法对环境友好，不产生有毒有害的副产物；（3）可见光响应型氯氧铋光催化剂在可见光下具有良好的光催化活性，且能更加充分高效的利用太阳能，这对于环境治理和绿色能源利用具有重要意义。（4）制备周期短，材料稳定性好。附图说明图1为实施例1制备的可见光响应型氮化硼@氯氧铋复合光催化剂的SEM图。图2为实施例2制备的可见光响应型氮化硼@氯氧铋复合光催化剂的DRS图。图3为实施例2制备的可见光响应型氮化硼@氯氧铋复合光催化剂在不同氮化硼掺杂量下对罗丹明B的降解效果图。图4为实施例1制备的可见光响应型氮化硼@氯氧铋复合光催化剂和纯氯氧铋荧光光谱对比图。图5为实施例1制备的可见光响应型氮化硼@氯氧铋复合光催化剂在不同浓度下对罗丹明B的降解图。图6为实施例1制备的可见光响应型氮化硼@氯氧铋复合光催化剂降解罗丹明B催化剂重复利用图。具体实施方式实施例1制备氮化硼：硼酸与尿素以质量比1:20的比例溶于40ml超纯本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可见光响应型氯氧铋光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将氮化硼分散于丙三醇中，室温下超声，获得氮化硼分散液；2）将五水合硝酸铋加入到步骤1）的氮化硼分散液中，搅拌，形成分散液；然后向分散液中滴加氯化钠溶液，搅拌；3）将步骤2）中的溶液转入微波反应器中，微波下反应15‑20min，反应结束后，清洗、干燥，得到可见光响应型氯氧铋光催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种可见光响应型氯氧铋光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将氮化硼分散于丙三醇中，室温下超声，获得氮化硼分散液；2）将五水合硝酸铋加入到步骤1）的氮化硼分散液中，搅拌，形成分散液；然后向分散液中滴加氯化钠溶液，搅拌；3）将步骤2）中的溶液转入微波反应器中，微波下反应15-20min，反应结束后，清洗、干燥，得到可见光响应型氯氧铋光催化剂。2.根据权利要求1所述的一种可见光响应型氯氧铋光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）中氮化硼与丙三醇的比例关系为：0.675~5 mg氮化硼分散于0.9~1mL的丙三醇中。3.根据权利要求1所述的一种可见光响应型氯氧铋光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2）中氮化硼、五水合硝酸铋与氯化钠的摩尔比为（0.5 ~4）:19:19。4.根据权利要求1所述的一种可见光响应型氯氧铋光催化剂的制备方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：许航，吴章，丁明梅，申昆仑，崔建峰，高晓宏，顾艳梅，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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