一种光催化降解有机小分子的BiOI-Ru-B协同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光催化降解有机小分子的BiOI‑Ru‑B协同光催化剂，由BiOI和Ru‑B两种组分组成，BiOI均匀分散于非晶态合金催化剂Ru‑B的表面上，BiOI中的Bi和Ru‑B中的Ru的质量的比值为0.30‑0.70。本发明专利技术提供了一种光催化降解有机小分子（如甲基橙和苯酚）的催化剂，主要由BiOI和Ru‑B非晶态合金组成，该催化剂弥补了纯BiOI催化剂光降解效率低，且易分解等缺点，BiOI和Ru‑B协同光催化剂不仅可以高效快速降解有机小分子（如甲基橙、苯酚等），而且该催化剂重复使用10次，光催化降解有机小分子速率几乎不变，具有良好的稳定性和工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种光催化降解有机小分子的BiOI-Ru-B协同光催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于光催化
，具体涉及一种光催化降解有机小分子的BiOI-Ru-B协同光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
随着社会的发展，污水治理已成为现代社会急需解决的重大环境问题之一。现如今，我国大部分江河湖泊因为工业废水的无节制排放而遭到较为严重的污染，对环境的污染以及居民的身体健康产生了较大的影响。在工业废水中，像染料、农药、皮革等行业排出的高浓度有机废水占相当比重，尤其是染料产品具有抗光解、抗热及抗生物等性质，使其处理难度更大。因此，开发出比较实用高效的水处理技术已成为人类面临的重大课题。对于比较难降解的有机物，传统的处理方法一般有物理吸附法、混凝沉淀法以及混凝气浮法、电解法和生物降解法等等。而随着环境污染越来越严重，以及对废水处理难度的不断提高，相应的出现了一些新的水处理法，例如膜萃取法、超声降解法和光催化降解法等。其中光催化降解利用清洁能源，又无二次污染，故引起社会的广泛关注，被认为是最具前途的有机废水处理方法之一。BiOI具有良好的光催化剂降解有机污染物的能力，然而单独BiOI作为光催化剂具有易分解，易光蚀等缺点。Ru-B纳米非晶态合金催化剂融合了纳米和非晶合金的优良性能，在催化领域有着广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是单独BiOI作为光催化剂具有易分解、易光蚀，为解决上述问题，本专利技术提供一种光催化降解有机小分子的BiOI-Ru-B协同光催化剂及其制备方法和应用。本专利技术的目的是以下述方式实现的：一种光催化降解有机小分子的BiOI-Ru-B协同光催化剂，由BiOI和Ru-B两种组分组成，BiOI均匀分散于非晶态合金催化剂Ru-B的表面上，BiOI中的Bi和Ru-B中的Ru的质量的比值为0.30-0.70。BiOI中的Bi和Ru-B中的Ru的质量比为0.40-0.60。根据上述的光催化降解有机小分子的BiOI-Ru-B协同光催化剂的制备方法，具体步骤如下：（1）非晶态合金催化剂Ru-B的制备：三氯化钌与硼氢化钠反应生成Ru-B非晶态合金催化剂；（2）BiOI-Ru-B协同光催化剂的制备：硝酸铋、NaI、非晶态合金催化剂Ru-B和聚乙烯吡咯烷酮在酸性条件下生成BiOI-Ru-B协同光催化剂。所述步骤（1）具体为：取三水合三氯化钌，用蒸馏水溶解，将配好的三水合三氯化钌溶液放在25-35℃的恒温水浴中备用；取硼氢化钠，用蒸馏水溶解，将配好的硼氢化钠溶液倒入滴液漏斗中，逐滴加入上述三水合三氯化钌溶液中，整个过程不断搅拌，滴加完成后抽滤，将得到的固体放入烘箱中，在60-80℃下干燥，干燥时间2-4h，即得Ru-B非晶态合金催化剂。所述步骤（2）具体为：取NaI，用蒸馏水溶解待用；取五水合硝酸铋于三口烧瓶中，再加入3M的HNO3和步骤（1）制备的非晶态合金催化剂Ru-B，加入蒸馏水进行溶解并搅拌，再加入称量好的聚乙烯吡咯烷酮，用1M的NaOH调节三口烧瓶中的溶液至pH=2-3；将三口烧瓶置于油浴锅内，油浴温度为40-60℃，将上述配好的NaI溶液置于滴液漏斗中，逐滴加入三口烧瓶中，滴加完成后，将油浴温度设定为100-130℃，回流3-5h，抽滤洗涤，将得到的固体放入烘箱中，在60-80℃下干燥，干燥时间2-4h，即得BiOI-Ru-B协同光催化剂。所述步骤（1）中，三水合三氯化钌与硼氢化钠的质量的比值为0.8-2。步骤（2）中，五水合硝酸铋与碘化钠的质量的比值为0.75-4.08，五水合硝酸铋与HNO3的质量的比值为1.48-3.44，五水合硝酸铋与非晶态合金催化剂Ru-B的质量的比值为0.7-1.63，五水合硝酸铋与聚乙烯吡咯烷酮的质量的比值为0.35-0.82。五水合硝酸铋与碘化钠的质量的比值为1.75。上述BiOI-Ru-B协同光催化剂在液相光催化降解有机小分子中的应用。根据上述的BiOI-Ru-B协同光催化剂在液相光催化降解有机小分子中的应用，具体步骤如下：将有机小分子溶液加入到光催化反应器中，加入BiOI-Ru-B协同光催化剂，打开氙灯电源，在黑暗下预热，待催化剂与有机小分子达到吸附平衡时取样，然后打开冷凝水再开灯，60min后取样；取样结束后，将样品离心分离，取上清液进行可见分光光度法分析，通过上清液的吸光度A测定来监测有机小分子的光催化降解效果。水溶液中生成的BiOI-Ru-B催化剂微小粒子具有较大的表面能，易聚集而长大。聚乙烯吡咯烷酮的作用降低生成的BiOI-Ru-B催化剂微小粒子表面能，使其保持较小的粒径，聚乙烯吡咯烷酮并不参与化学反应。相对于现有技术，本专利技术提供了一种光催化降解有机小分子（如甲基橙和苯酚）的催化剂，主要由BiOI和Ru-B非晶态合金组成，该催化剂弥补了纯BiOI催化剂光降解效率低，且易分解等缺点，BiOI和Ru-B协同光催化剂不仅可以高效快速降解有机小分子（如甲基橙、苯酚等），而且该催化剂重复使用10次，光催化降解有机小分子速率几乎不变，具有良好的稳定性和工业应用前景。本专利技术中光催化剂在进行光催化降解反应后，将催化剂固体和水溶液分离后，光催化剂可以直接用于再次加氢反应。附图说明图1实施例13制得BiOI-Ru-B（0.3）协同光催化剂的XRD图。图2实施例14制得BiOI-Ru-B（0.4）协同光催化剂的XRD图。图3实施例15制得BiOI-Ru-B（0.5）协同光催化剂的XRD图。图4实施例16制得BiOI光催化剂的XRD图。图5实施例17制得Ru-B光催化剂的XRD图。图6实施例20制得BiOI-Ru-B（0.6）协同光催化剂的XRD图。图7实施例21制得BiOI-Ru-B（0.7）协同光催化剂的XRD图。具体实施方式实施例1：一种光催化降解有机小分子的BiOI-Ru-B协同光催化剂，由BiOI和Ru-B两种组分组成，BiOI均匀分散于非晶态合金催化剂Ru-B的表面上，BiOI中的Bi和Ru-B中的Ru的质量的比值为0.30-0.70。BiOI中的Bi和Ru-B中的Ru的质量的比值为0.40-0.60。根据上述的光催化降解有机小分子的BiOI-Ru-B协同光催化剂的制备方法，具体步骤如下：（1）非晶态合金催化剂Ru-B的制备：三氯化钌与硼氢化钠反应生成Ru-B非晶态合金催化剂；（2）BiOI-Ru-B协同光催化剂的制备：硝酸铋、NaI、非晶态合金催化剂Ru-B和聚乙烯吡咯烷酮在酸性条件下生成BiOI-Ru-B协同光催化剂。步骤（1）具体为：取三水合三氯化钌，用蒸馏水溶解，将配好的三水合三氯化钌溶液放在25-35℃的恒温水浴中备用；取硼氢化钠，用蒸馏水溶解，将配好的硼氢化钠溶液倒入滴液漏斗中，逐滴加入上述三水合三氯化钌溶液中，整个过程不断搅拌，滴加完成后抽滤，将得到的固体放入烘箱中，在60-80℃下干燥，干燥时间2-4h，即得Ru-B非晶态合金催化剂。步骤（2）具体为：取NaI，用蒸馏水溶解待用；取五水合硝酸铋于三口烧瓶中，再加入3M的HNO3和步骤（1）制备的非晶态合金催化剂Ru-B，加入蒸馏水进行溶解并搅拌，再加入称量好的聚乙烯吡咯烷酮，用1M的NaOH调节三口烧瓶中的溶液至pH=2-3；将三口烧瓶置于油浴锅内，油浴温度为40-60℃，将上述配好的NaI溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光催化降解有机小分子的BiOI‑Ru‑B协同光催化剂，其特征在于：由BiOI和Ru‑B两种组分组成，BiOI均匀分散于非晶态合金催化剂Ru‑B的表面上，BiOI中的Bi和Ru‑B中的Ru的质量的比值为0.30‑0.70。

【技术特征摘要】
1.一种光催化降解有机小分子的BiOI-Ru-B协同光催化剂，其特征在于：由BiOI和Ru-B两种组分组成，BiOI均匀分散于非晶态合金催化剂Ru-B的表面上，BiOI中的Bi和Ru-B中的Ru的质量的比值为0.30-0.70。2.根据权利要求1所述的光催化降解有机小分子的BiOI-Ru-B协同光催化剂，其特征在于：BiOI中的Bi和Ru-B中的Ru的质量的比值为0.40-0.60。3.根据权利要求1或2所述的光催化降解有机小分子的BiOI-Ru-B协同光催化剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：（1）非晶态合金催化剂Ru-B的制备：三氯化钌与硼氢化钠反应生成Ru-B非晶态合金催化剂；（2）BiOI-Ru-B协同光催化剂的制备：硝酸铋、NaI、非晶态合金催化剂Ru-B和聚乙烯吡咯烷酮在酸性条件下生成BiOI-Ru-B协同光催化剂。4.根据权利要求3所述的光催化降解有机小分子的BiOI-Ru-B协同光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）具体为：取三水合三氯化钌，用蒸馏水溶解，将配好的三水合三氯化钌溶液放在25-35℃的恒温水浴中备用；取硼氢化钠，用蒸馏水溶解，将配好的硼氢化钠溶液倒入滴液漏斗中，逐滴加入上述三水合三氯化钌溶液中，整个过程不断搅拌，滴加完成后抽滤，将得到的固体放入烘箱中，在60-80℃下干燥，干燥时间2-4h，即得Ru-B非晶态合金催化剂。5.根据权利要求3所述的光催化降解有机小分子的BiOI-Ru-B协同光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）具体为：取NaI，用蒸馏水溶解待用；取五水合硝酸铋于三口烧瓶中，再加入3M的HNO3和步骤（1）制备的非晶态合金催化剂Ru-B，加入蒸馏水进行溶解并搅拌，再加入称量好的聚乙烯吡咯烷酮，用1M的Na...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海杰，陈凌霞，李永宇，王雅苹，张晓锋，苏曼菲，陈红霞，李晓燕，刘聪，张运起，
申请(专利权)人：郑州师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41