一种超薄纳米圆片状BiOBr高活性光催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超薄纳米圆片状BiOBr高活性光催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种超薄纳米圆片状BiOBr高活性光催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及材料科学领域和工业废水处理
，尤其涉及一种超薄纳米圆片状BiOBr高活性光催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]水体污染问题一直以来是环境保护的热点关注对象，随着我国经济科学的快速发展，有机废水的排泄严重危害着我国的淡水资源。有机污染物的种类多样，性质和污染源广泛。其中罗丹明B（RhB）是一种应用广泛的典型阳离子染料，是一种含氮染料的污染物。RhB的存在不仅影响水环境的美观，而且影响水资源和人体健康。为此很多研究者采用一系列方法去除这些染料污染物，这其中包括物理（吸附）、生物氧化和化学处理方法等。例如，专利技术专利CN 111729650 A公开了四氧化三铁@共价有机框架吸附材料及其在去除废水中有机染料方面的应用，虽然该材料具有较大的比表面积，较强的吸附性能，但是吸附只能起到转移污染物，容易造成二次污染，而且其制备成本高，制备的吸附剂与吸附质之间的彻底分离也存在一定问题。生物氧化进行过程中，生物膜量随负荷增加而增加，负荷过高，则生物膜过厚，在某些填料中易于堵塞，在选择填料时，受到各种因素的影响，条件过于复杂苛刻。这两种方法不仅不能有效去除染料污染物，还会产生潜在的致癌芳香胺，严重影响人体健康，也会对环境造成不可估量的二次污染。虽然部分化学方法可以达到降解的目的，但容易形成更为严重的二次污染。
[0003]对比和分析这些处理方法可知，尽管各种类型的处理方法均有其优势，但也均存在一些不足。况且目前能源短缺和环境污染严重威胁人类社会的未来发展。因此，光催化材料应运而生。光催化材料的出现在弥补这些缺陷的同时，还充分利用了太阳能这一自然资源。光催化技术已广泛应用于环境无害化处理和能量转化等领域。例如，专利技术专利CN 112958093 A公开了铁酸钴含氧缺陷的光催化剂及其制备方法与应用，但是该光催化材料也存在钴离子的溶出问题，会对环境造成二次污染。因此，大多数光催化材料除了潜在的毒性外，还存在可见光吸收能力差（只能在紫外光区进行光降解，而紫外光只占太阳能的4~5%）、带隙能宽、活性位点少等问题，这进一步限制了其在光催化领域的应用。
[0004]因此，开发满足实际生产和生活需要，高效、可持续、稳定使用的高活性新型光催化剂已成为亟待解决的问题。现有技术中有许多关于半导体光催化材料的合成已用于吸附降解有机污染物。例如，专利技术专利CN 109395710 A公开了一种铈、碳共掺杂氧化锌的制备方法，该方法提高了ZnO的光催化活性，但是其合成过程需要煅烧，能耗大、成本较高。复合光催化材料的出现，掀起了光催化剂改性的热潮，这种复合材料的制备往往是将光降解性能优异但容易团聚的材料与合适的载体复合达到降低催化剂团聚的目的，或者是将两种光催化性能一般的半导体材料复合以期提升其综合性能，亦或者是通过合成复合材料来增加其比表面积，进而增加光催化剂的活性位点。如：专利技术专利CN 112871179 A公开了一种用于降解罗丹明B的Er
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Fe2O3/BiVO4光催化剂及其制备方法，通过Er掺入Fe
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2O
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3扩大它的光吸收范围，从而达到改善材料的带隙能；但是材料的制备过程过于复杂，还需要经过煅烧处理，
不符合成本低廉的经济效应要求。Wang 等（Facile fabrication of CdS/UiO
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66
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NH
2 heterojunction photocatalysts for efficient and stable photodegradation of pollution, Journal of Photochemistry & Photobiology A: Chemistry, 2019, 376: 80
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87.）通过水浴沉积的方法制备了CdS/UiO
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NH2异质结光催化剂用于在可见光下去除四环素和甲基橙。但是这些技术都没有达到改善其光催化本身活性的目的。
[0005]BiOBr属于一系列BiOX（X = F、Cl、Br、I）家族，其结晶为四方层状结构，每层的Bi中心被四个具有强共价键的氧原子和四个具有弱层间范德华力相互作用的卤素原子包围。BiOBr是一种很有前途的光催化剂，因为它具有良好的化学稳定性，相对合适的带隙能量和优秀的光电分离效率，并已用于固氮、生产H2、光还原CO2和废水处理等。其可作为一类良好的光催化剂处理有机染料废水和抗生素类废水以达到改善环境问题的目的。然而，光生载流子的高复合率抑制了BiOBr的光催化活性，为了提高电荷分离效率，可采用一些典型的方法，如掺杂、晶面暴露、氧空位（OV）的构建、表面改性和异质结的构建等。例如：专利技术专利CN 110813326 A公开了一种C掺杂BiOBr微球光催化剂的制备方法，可用于降解有机废水，这种材料不仅达到了形貌的可控化设计，而且有着出色的光降解性能，且其具有制备方法简单、原料成本低的特点。如：专利技术专利CN 112892608 A公开了一种水稳定的光降解有机污染物的复合材料及其制备方法，该复合材料的制备是由含六核Zr基的MOF
‑
808与半导体光催化材料BiOBr复合而成的一种水稳定光催化复合材料，可用于降解有机污染物罗丹明B、甲基橙以及抗生素环丙沙星，但是MOF制备成本高，还存在一定的金属离子浸出问题，容易形成二次污染。例如，专利技术专利CN 111792700 A公开了BiOBr或氧空位BiOBr在去除藻类有机物中的应用及去除方法，该专利技术是通过构建氧空位达到对BiOBr的改性，并研究了其对有机藻类的去除，虽然氧空位的构建改善了BiOBr的光催化活性，但是在实际应用中，需要综合考虑其实用性和可回收重复利用性能。专利技术专利CN 112371140 A公开了一种珊瑚状MoS2光催化剂、MoS2‑
BiOBr异质结复合光催化材料的制备方法，是通过使用具有更多活性位点裸露的珊瑚状结构的MoS2与BiOBr之间构建异质结，达到提升其光催化活性的目的，但是未能考虑到钼离子的溶出会造成二次污染，并且忽略了其循环使用性能在实际应用中的重要性。
[0006]光催化材料的研究从普通的半导体材料，逐步发展为借助载体降低其团聚现象，通过金属及其非金属掺杂和具有优异性能的光催化材料构建异质结，以及采用天然高分子诱导其特异性晶面暴露或者诱导其产生特异性形貌。但是这些研究成果都集中于提升光催化性能，而忽略了材料本身性能的提升和其实际应用中需要考虑的循环稳定性、经济效益以及绿色无污染的理念，并没有从源头上解决实际污染的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低廉的超薄纳米圆片状BiOBr高活性光催化剂的制备方法。
[0008]为解决上述问题，本专利技术所述的一种超薄纳米圆片状BiOBr高活性光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
⑴
在室温下，将Bi...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超薄纳米圆片状BiOBr高活性光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
⑴
在室温下，将Bi
3+
加入到乙二醇中，经磁力搅拌使其充分溶解，然后加入苯胺再搅拌20~60 min，得到均一透明的混合溶液；所述Bi
3+
与所述乙二醇的质量比为1：30~1：60；所述Bi
3+
与所述苯胺的质量比为1：0.1~1：2；
⑵
在所述混合溶液中缓慢滴加浓度为0.01~0.05 g/mL的Br
‑
水溶液，并充分搅拌至分散均匀，即得BiOBr的前驱体溶液；所述Bi
3+
与所述Br
‑
水溶液中的Br
‑
的质量比为1：1~3：1；所述乙二醇与所述Br
‑
水溶液的体积比为1：1~5：1；
⑶
将所述前驱体溶液转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中，于150~200℃反应15~25 h，然后冷却至室温，分离得到灰白色固体产物；
⑷
所述灰白色固体产物经极性溶剂洗涤数次后，经冷冻干燥，即得超薄纳米圆片状BiOBr高活性光催化剂。2.如权利要求1所述的一种超薄纳米圆片状BiOBr高活性光催化剂的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王荣民，张亚苹，曹培宇，李伯珍，任家瑞，何玉凤，赖敏军，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：