Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种Ag‑AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域；本发明专利技术所制备的光催化剂对可见光的响应增强，具有更高的催化活性，特别是在去除压裂返排液中有机硼中具有很高的活性，可应用于压裂液返排液中有机硼的去除。

【技术实现步骤摘要】
Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于催化剂
，具体涉及Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
随着工业化的发展，环境和能源危机对人类的生存和发展起着至关重要的作用。在石油工业中，页岩气是一种重要的天然气资源，在其水力压裂开采过程中加入了多种有机添加剂，除了主要的交联剂有机硼，还有稠化剂胍胶、杀菌剂季铵盐、助排剂聚乙氧基胺等，产生了大量具有高黏度、高COD、高含盐量特性的压裂返排液，常规处理技术难以实现其达标排放或回收利用，且具有处理成本高、设备投资大、处理周期长、易二次污染等缺点，因此，探索一种经济有效、环境友好的压裂返排液无害化处理技术及工艺，对于保障页岩气的正常生产和人类可持续发展具有重要意义。光催化技术是利用光催化剂在光的作用下与难降解有机污染物发生催化作用，其特点是在可见光条件下，产生具有极强的活性氧物种，与有机污染物产生氧化还原反应，从而实现水或空气的净化。该技术具有无选择性、氧化能力强、反应速度快、处理效率高，无二次污染等优点。光催化技术独特的优点使得它在处理页岩气的压裂返排液有着巨大的实际应用前景，而光催化剂的性能优劣也决定着处理压裂返排液的效果。因此，研制新型的光催化剂是提高光催化效率的核心。卤氧化铋是一种新型的半导体催化剂，其具有独特的层级结构，良好的光性能和催化性能。由于其单体的电子～空穴复合效率较高，对其光催化性能具有不利的影响，严重制约了其在光催化等方面的实际应用。因此，通过改性使卤氧化铋基光催化剂具有高光催化性能是光催化研究领域的重要课题之一。目前文献报道的方法有金属离子掺杂、非金属离子掺杂、半导体的固溶、复合等。2013年Zhu等人使用离子交换方法将立方体状或球状的Ag-AgCl纳米结构作为前驱体形成了具有合适形态，不断调整带隙的Ag-AgCl1–xBrx，对形态选择和带宽调优的固溶体基光催化剂进行优化选择提供了一个研究方向(Zhu,M.,etal.,Sunlight～drivenAg–AgCl1–xBrxphotocatalysts:enhancedcatalyticperformancesviacontinuousbandgap～tuningandmorphologyselection.PhysicalChemistryChemicalPhysics,2013.15(30):p.12709.)；2016年Zhao等人用一种简单的共沉淀法合成的Ag/AgBr/Bi5O7I复合材料在可见光条件下降解RHB的光催化活性比Ag/AgBr和Bi5O7I高(Zhao,Z.,etal.,Insituco～precipitationforthesynthesisofanAg/AgBr/Bi5O7Iheterojunctionforenhancedvisible～lightphotocatalysis.JournalofMolecularCatalysisA:Chemical,2016.424:p.8～16.)；2017年Bai等人发现合成的富铋Bi3O4Br0.5Cl0.5固溶体在可见光下去除NO比单体Bi3O4Br和Bi3O4Cl具有更强的催化活性(Bai,Y.,etal.,SolidphasefabricationofBismuth～richBi3O4ClxBr1-xsolidsolutionforenhancedphotocatalyticNOremovalundervisiblelight.JournaloftheTaiwanInstituteofChemicalEngineers,2018.82:p.273～280.)虽然上述文献中所报道的复合光催化剂比单体具有更强的性能，但其对太阳能的利用不是很理想，且并没有应用于降解压裂返排液中的有机硼，因此针对这两个问题，我们需进一步对Bi3O4Br0.5Cl0.5固溶体改性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂，对可见光的响应增强，具有更高的催化活性的技术效果，可大幅提高光催化性能，本专利技术还提供种Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂的制备方法，本专利技术进一步提供一种Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂在可见光下催化氧化压裂返排液中的有机硼中的应用。本专利技术的技术目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供一种Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂，所述光催化剂是由Bi3O4Br0.5Cl0.5和Ag-AgICl按摩尔比1：1通过复合反应而得。作为本专利技术的进一步优化方案，所述Bi3O4Br0.5Cl0.5的制备方法如下：A.分别配制含溴化合物水溶液、含氯化合物水溶液和含铋化合物水溶液，备用；将所述含溴化合物水溶液和所述含氯化合物水溶液混匀，得到含溴和氯混合溶液，将所述含溴和氯混合溶液逐滴加入所述含铋化合物水溶液中，然后常温下进行搅拌反应，得到搅拌溶液；所述含溴化合物水溶液中的含溴化合物、所述含氯化合物水溶液中的含氯化合物和所述含铋化合物水溶液中的含铋化合物的摩尔浓度均为0.08～0.2mol/L，所述搅拌反应的时间为20～100min；B.将步骤A所得搅拌溶液于140～180℃温度条件下进行高温反应，得到BiOBr0.5Cl0.5水溶液；所述高温反应的时间为14～18h；C.将步骤B所得BiOBr0.5Cl0.5水溶液进行干燥，得到BiOBr0.5Cl0.5，然后加入与所述BiOBr0.5Cl0.5相同摩尔数的铋氧化物，混匀，研磨至粉末状并进行煅烧，得到Bi3O4Br0.5Cl0.5；其中，干燥的温度为60～80℃，干燥的时间为6～24h；所述煅烧的温度为200～800℃，所述煅烧的时间为2～8h；作为本专利技术的进一步优化方案，步骤A中，所述含溴化合物水溶液中的含溴化合物、所述含氯化合物水溶液中的含氯化合物和所述含铋化合物水溶液中的含铋化合物的摩尔浓度均为0.14mol/L，搅拌的时间为60min；步骤B中，所述温度为160℃，所述高温反应的时间为16h；步骤C中，所述干燥的温度为70℃，所述干燥的时间为8～16h，优选为10～14h，更优选为12h；所述煅烧的温度为600℃，所述煅烧的时间为6h。作为本专利技术的进一步优化方案，，所述含溴化合物、含氯化合物、含铋化合物均为可溶于水的化合物；所述含溴化合物为溴化钾和溴化钠中的至少一种，优选为溴化钾；所述含氯化合物为氯化钾和氯化钠中的至少一种，优选为氯化钾；所述含铋化合物为五水硝酸铋；所述铋氧化物为氧化铋。本专利技术还提供一种Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)制备Bi3O4Br0.5Cl0.5，将所述Bi3O4Br0.5Cl0.5配制为Bi3O4Br0.5Cl0.5水溶液，搅拌所述Bi3O4Br0.5Cl0.5水溶液，然后加入与所述Bi3O4Br0.5Cl0.5水溶液相同摩尔数的含银化合物，进行第一次搅拌反应，得到第一反应溶液；所述Bi3O4Br0.5Cl0.5水溶液中，Bi3O4Br0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ag‑AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂，其特征在于，所述光催化剂是由Bi3O4Br0.5Cl0.5和Ag‑AgICl按摩尔比1：1通过复合反应而得。

【技术特征摘要】
1.一种Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂，其特征在于，所述光催化剂是由Bi3O4Br0.5Cl0.5和Ag-AgICl按摩尔比1：1通过复合反应而得。2.根据权利要求1所述的Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂，其特征在于，所述Bi3O4Br0.5Cl0.5的制备方法如下：A.分别配制含溴化合物水溶液、含氯化合物水溶液和含铋化合物水溶液，备用；将所述含溴化合物水溶液和所述含氯化合物水溶液混匀，得到含溴和氯混合溶液，将所述含溴和氯混合溶液逐滴加入所述含铋化合物水溶液中，然后常温下进行搅拌反应，得到搅拌溶液；所述含溴化合物水溶液中的含溴化合物、所述含氯化合物水溶液中的含氯化合物和所述含铋化合物水溶液中的含铋化合物的摩尔浓度均为0.08～0.2mol/L，所述搅拌反应的时间为20～100min；B.将步骤A所得搅拌溶液于140～180℃温度条件下进行高温反应，得到BiOBr0.5Cl0.5水溶液；所述高温反应的时间为14～18h；C.将步骤B所得BiOBr0.5Cl0.5水溶液进行干燥，得到BiOBr0.5Cl0.5，然后加入与所述BiOBr0.5Cl0.5相同摩尔数的铋氧化物，混匀，研磨至粉末状并进行煅烧，得到Bi3O4Br0.5Cl0.5；其中，干燥的温度为60～80℃，干燥的时间为6～24h；所述煅烧的温度为200～800℃，所述煅烧的时间为2～8h。3.根据权利要求2所述的Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂，其特征在于，步骤A中，所述含溴化合物水溶液中的含溴化合物、所述含氯化合物水溶液中的含氯化合物和所述含铋化合物水溶液中的含铋化合物的摩尔浓度均为0.14mol/L，搅拌的时间为60min；步骤B中，所述温度为160℃，所述高温反应的时间为16h；步骤C中，所述干燥的温度为70℃，所述干燥的时间为8～16h，优选为10～14h，更优选为12h；所述煅烧的温度为600℃，所述煅烧的时间为6h。4.根据权利要求2或3所述的Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂，其特征在于，所述含溴化合物、含氯化合物和含铋化合物均为可溶于水的化合物；所述含溴化合物为溴化钾和溴化钠中的至少一种，优选为溴化钾；所述含氯化合物为氯化钾和氯化钠中的至少一种，优选为氯化钾；所述含铋化合物为五水硝酸铋；所述铋氧化物为氧化铋。5.一种如权利要求1～4任一项所述的Ag-AgICl/Bi3O4Br0.5Cl0.5复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)制备Bi3O4Br0.5Cl0.5，将所述Bi3O4Br0.5Cl0.5配制为Bi3O4Br0.5Cl0.5水溶液，搅拌所述Bi3O4Br0.5Cl0.5水溶液，然后加入与所述Bi3O4Br0.5Cl0.5水溶液相同摩尔数的含银化合物，进行第一次搅拌反应，得到第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王平全，张鸿鹄，杨博，石晛，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51