一种碘掺杂二氧化钛-溴氧化铋复合光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于无机纳米光催化材料领域，尤其涉及一种碘掺杂二氧化钛‑溴氧化铋复合光催化剂及其制备方法。本发明专利技术以介孔二氧化硅SBA‑15作为载体，分别将一定比例的碘、溴氧化铋、二氧化钛负载于SBA‑15上，制备得到碘掺杂二氧化钛‑溴氧化铋复合光催剂。碘的引入能让复合材料保持较高的吸附能力、有序不易塌陷的孔道结构，同时可有效阻止TiO

An iodine doped titanium dioxide bismuth bromide composite photocatalyst and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种碘掺杂二氧化钛-溴氧化铋复合光催化剂及其制备方法
本专利技术属于无机纳米光催化材料领域，尤其涉及一种碘掺杂二氧化钛-溴氧化铋复合光催化剂及其制备方法。
技术介绍
随着工业化和农业化进程的不断加快，越来越多的有机废弃化合物排入水源而造成严重水污染，从而严重威胁人类的生存和发展，因而环境污染已经是一个需迫切解决的问题之一。光催化降解有机化合物是一种经济、快速、可持续的绿色技术而具有巨大的应用潜力。在已有的研究报道中发现，使用单一介孔材料如二氧化硅(SiO2)介孔材料在用于光催化降解有机污染物的效果并不十分理想。由于SiO2等介孔材料表面存在大量的活性位点，可进行化学修饰及物理吸附，因此将具有光催化性能的金属离子或金属氧化物(如Ti4+，Al3+和V5+)负载于SiO2介孔材料的表面，发挥协同作用可有效提高光催化性能。常用的金属氧化物有TiO2，但是由于TiO2的禁带宽度较大，易失活、易凝聚，且只能被小于387nm的紫外光激发，对光的利用率低，导致其光催化降解效率低。因此，如何将TiO2光响应范围拓展到可见光区域，提高TiO2对污染物的吸附和光催化效率，成为光催化降解领域的难题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种碘掺杂二氧化钛-溴氧化铋复合光催化剂及其制备方法，该复合光催化剂具有高的吸附能力，同时，降低了TiO2的禁带宽度，将TiO2光响应范围拓展到可见光区域。本专利技术的第一个目的是提出一种碘掺杂二氧化钛-溴氧化铋复合光催化剂，其制备方法为，在介孔二氧化硅上负载碘掺杂的TiO2，然后再与BiOBr复合，得到复合光催化剂。进一步的，制备方法的具体步骤如下：(1)制备介孔SiO2材料，命名为SBA-15；(2)将碘酸和钛酸四丁酯的水溶液在常温下搅拌均匀，之后300～400℃煅烧4-6h；得到的黄色粉末为碘掺杂的二氧化钛，命名为I/TiO2；碘酸和钛酸四丁酯的摩尔比为(1～4):5；(3)将步骤(2)得到的I/TiO2加入到pH为1～6的溶液中，搅拌后，加入步骤(1)得到的SBA-15，继续搅拌，然后水洗、干燥得到淡黄色中间产物，命名为I/TiO2@SBA-15；SBA-15和I/TiO2的投料质量比为1：(3～6)；(4)将步骤(3)得到的I/TiO2@SBA-15加入到Bi(NO3)·5H2O和NaBr的混合溶液中，搅拌均匀，然后在140℃～160℃反应20～30h，水洗、干燥得到最终产物，命名为I/TiO2-BiOBr@SBA-15；其中Bi(NO3)·5H2O、NaBr和I/TiO2@SBA-15中Ti的摩尔比为1:(2.5～3.5)：(1～5)。进一步的，步骤(1)中，SBA-15的制备方法为：将P123溶于盐酸溶液中，恒温搅拌至澄清透明溶液，滴加正硅酸乙酯继续搅拌，反应后，经过滤、水洗、干燥、煅烧得到介孔SiO2材料，命名为SBA-15；其中正硅酸乙酯、P123、和盐酸的摩尔比为(58～65):1:58。进一步的，步骤(1)中，所述P123和盐酸溶液的搅拌温度为35～40℃。进一步的，步骤(1)中，滴加正硅酸乙酯后，搅拌时间为20～48h，反应温度为100～150℃，反应时间为20～30h。进一步的，步骤(1)中，所述干燥的温度为40～60℃。进一步的，步骤(1)中，所述煅烧的温度为600～700℃，时间为5～7h。进一步的，步骤(2)中，碘酸和钛酸四丁酯的水溶液的搅拌时间为30-60min。进一步的，步骤(3)中，溶液为硝酸溶液或盐酸溶液。进一步的，步骤(3)中，两次搅拌的时间分别为3～5h。进一步的，步骤(4)中，搅拌时间为3～5h。进一步的，步骤(4)中，干燥温度为60～80℃。本专利技术的第二个目的是提出上述复合光催化剂在吸附或降解有机污染物中的应用，所述有机污染物包括罗丹明b、甲基橙、双酚A一种或多种。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：(1)本专利技术提出的一种碘掺杂二氧化钛-溴氧化铋复合光催化剂(I/TiO2-BiOBr@SBA-15)，其中介孔材料具有较高的吸附能力、有序不易塌陷的孔道结构，同时还能有效阻止TiO2在热处理过程中的团聚。此外，TiO2上掺杂碘和负载BiOBr，可以降低TiO2的禁带宽度，促使BiOBr和TiO2形成异质结结构，能够有效的提高e-和h+的转移效率，进而提高对可见光的光催化活性，提高对废水中的有机污染物的降解效率。(2)该方法合成的I/TiO2-BiOBr@SBA-15光催化剂材料，对罗丹明B的吸附和降解能力较强，吸附平衡后对罗丹明B的吸附率可达65％。此外，在氙灯照射下，该材料对罗丹明B的降解率，可在10min达到100％。(3)制备复合光催化剂的工艺流程简单、实施成本低，具有很好的推广前景。附图说明图1是实施例1-4制备的光催化剂、对比例1制备的TiO2@SBA-15的DRS(紫外漫反射光谱)曲线。图2是实施例1-4制备的光催化剂、对比例1制备的SBA-15、I/TiO2@SBA-15、TiO2-BiOBr@SBA-15、TiO2@SBA-15对罗丹明B的吸附和光催化降解图。图3是实施例3制备的光催化剂对罗丹明B的吸附和光催化降解循环测试图。图4是实施例3制备的光催化剂的TEM图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。实施例1一种碘掺杂二氧化钛-溴氧化铋复合光催化剂的制备方法，步骤如下：(1)40℃下，称取20gP123于650mL水中，加入2mol/L的盐酸溶液100mL，搅拌至透明，滴加45g正硅酸乙酯(TEOS)，恒温搅拌24h后放入水热反应釜中100℃反应24h，过滤洗涤，40℃干燥，600℃煅烧6h得到介孔SiO2材料，命名为SBA-15。(2)36gHIO3和345g钛酸四丁酯于5000mLH2O溶解30min，之后在100℃干燥3h，之后在300℃煅烧4h，得到黄色粉末的碘掺杂二氧化钛80g，命名为I/TiO2。(3)将80gI/TiO2全部加入到15mLpH＝1的硝酸溶液中搅拌3h，加入26gSBA-15，搅拌3h后水洗，60℃干燥得到88g淡黄色粉末，命名为I/TiO2@SBA-15。(4)3000mL甘油、3000mLH2O和46gBi(NO3)·5H2O常温下搅拌1h，再加26gNaBr搅拌3h，再加入8.23g步骤(3)中的I/TiO2@SBA-15继续搅拌3h，之后倒入水热反应釜中在140℃下反应24h，水洗，60℃干燥即可获得碘掺杂二氧化钛-溴氧化铋复合光催化剂，命名为1-I/TiO2-BiOB本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碘掺杂二氧化钛-溴氧化铋复合光催化剂，其特征在于，所述复合光催化剂的制备方法为：在介孔二氧化硅上负载碘掺杂的TiO

【技术特征摘要】
1.一种碘掺杂二氧化钛-溴氧化铋复合光催化剂，其特征在于，所述复合光催化剂的制备方法为：在介孔二氧化硅上负载碘掺杂的TiO2，然后再与BiOBr复合，得到复合光催化剂。


2.根据权利要求1所述的碘掺杂二氧化钛-溴氧化铋复合光催化剂，其特征在于，制备方法的具体步骤如下：
(1)制备介孔SiO2材料，命名为SBA-15；
(2)将碘酸和钛酸四丁酯的水溶液在常温下搅拌均匀，在300～400℃煅烧4-6h后，得到碘掺杂的二氧化钛，命名为I/TiO2；碘酸和钛酸四丁酯的摩尔比为(1～4):5；
(3)将步骤(2)得到的I/TiO2加入到pH为1～6的溶液中，搅拌后，加入步骤(1)得到的SBA-15，继续搅拌3～5h，然后水洗、干燥得到淡黄色中间产物，命名为I/TiO2@SBA-15；SBA-15和I/TiO2的投料质量比为1：(3～6)；
(4)将步骤(3)得到的I/TiO2@SBA-15加入到Bi(NO3)·5H2O和NaBr的混合溶液中，搅拌3～5h至均...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明清，郑亚超，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32