一种镍掺杂卤氧化铋复合催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种镍掺杂卤氧化铋复合催化剂及其制备方法与应用，属于光催化剂技术领域。解决了单一催化剂BiOX催化效率低的问题。本发明专利技术催化剂由Ni离子和BiOX组成，制备方法包括以下步骤：配制含镍溶液；将含镍溶液、Bi(NO3)3·

【技术实现步骤摘要】
一种镍掺杂卤氧化铋复合催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及光催化剂
，更具体的是涉及镍掺杂卤氧化铋复合催化剂及其制备方法与应用


技术介绍

[0002]酚类及其衍生物是工业废水中常见的高毒性、难降解的有机物，是需要控制的污染物之一。随着炼油、石油化工、合成纤维等工业的飞速发展，含粉废水的种类与数量日益增加。含酚废水是当今世界上危害大、污染范围广的工业废水之一，是环境中水污染的重要来源。含酚废水主要来自石油化工厂、树脂厂、塑料厂、合成纤维厂、炼油和焦化厂等化工企业。
[0003]酚类化合物是一种原型质毒物，会对人类健康和动植物产生严重危害。酚类物质可通过与皮肤、粘膜的接触不经肝脏解毒直接进入血液循环，也可通过口腔侵入人体，造成细胞损伤。人如果长期饮用被酚污染的水能引起慢性中毒，出现贫血、头昏、记忆力衰退以及各种神经系统的疾病，严重的会引起死亡。含酌废水的毒性还可抑制水体中其它生物的自然生长速度，破坏生态平衡。如果使用含酚废水灌溉农田，则会使农作物减产或枯死。
[0004]含酚废水的处理方法有吸附法，溶剂萃取法，液膜分离法，氧化法，生物处理法等。其中处理酚类废水的氧化法主要包括：化学氧化法、光催化氧化法、电催化氧化法、超声波化学氧化法等。
[0005]其中光化学氧化法是污水处理技术中一类处理效率较高的高级氧化处理技术。其实质是在光照的条件下发生氧化反应，光催化产生的活性物种进攻酚类污染物，使其氧化裂解，转化成小分子烷烃、CO2、H2O，最终达到矿化的目的。光催化技术具有降解反应条件温和、能耗低、彻底破坏有机物、没有二次污染等优点，因此在含酚废水处理方面的应用前景广阔。然而，单一的光催化剂BiOX催化效率低，比表面积小，亲水性及吸附性能较差。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种镍掺杂卤氧化铋复合催化剂及其制备方法与应用，已解决
技术介绍
中的问题。
[0007]本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
[0008]一种镍掺杂卤氧化铋复合催化剂，由Ni离子和BiOX组成，所述X为卤族元素，其中Ni离子占该催化剂总质量的2.0％
‑
10.0％。
[0009]所述的镍掺杂卤氧化铋复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1.含镍溶液的配制：按照含镍物质和水的重量份数比为1:0.4
‑
0.8取适量的含镍物质溶于水中，所述含镍物质为硝酸镍、硫酸镍和氯化镍中的一种或者几种混合，再按照含镍物质和冰乙酸的重量份数比为1:0.2
‑
0.6取一定量的冰乙酸加入混合溶液中，充分混合搅拌配制成A溶液；
[0011]S2.Ni
‑
BiOX复合催化剂的制备：将A溶液、Bi(NO3)3·
5H2O及卤族元素的前驱体混
合并搅拌，其中按照Bi与卤族元素X的摩尔比为1：1的比例称取Bi(NO3)3·
5H2O和卤族元素的前驱体，在设定温度下恒温加热反应，反应完毕之后自然冷却至室温，抽滤，收集产物，并用去离子水和无水乙醇交替洗涤，滤渣在烘箱中干燥，得产物Ni
‑
BiOX。
[0012]进一步的，在步骤S2中，先将A溶液和Bi(NO3)3·
5H2O放入盛有乙二醇的聚四氟乙烯反应内衬中，经磁力搅拌器搅拌20
‑
60min，后加入卤族元素的前驱体，再搅拌30
‑
60min后移入高温反应釜中，置于烘箱内，在80
‑
180℃恒温加热2
‑
5h，自然冷却至室温，水循环真空泵抽滤，收集产物，并用去离子水和无水乙醇交替洗涤，然后在烘箱中70
‑
100℃下干燥2
‑
5h，得产物Ni
‑
BiOX。
[0013]进一步的，在步骤S2中，所述卤族元素为Cl、Br和I中的一种。
[0014]所述的镍掺杂卤氧化铋复合催化剂在苯酚污染物降解中的应用。
[0015]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0016]1.本专利技术将Ni离子与催化剂BiOX按照一定比例掺杂，大幅度提高材料的光催化性能。Ni离子的掺杂产生了更多的氧空穴，抑制了光生电子
‑
空穴的复合，提高了Ni
‑
BiOX复合光催化剂的光催化活性；
[0017]2.本专利技术采用水解
‑
分散法制备出了Ni
‑
BiOX复合催化剂，工艺设备简单，操作方便，各步参数可控性强，产率较高；
[0018]3.本专利技术催化剂在可见光照射下快速地实现了光生电子和空穴的分离且可以高效地降解酚类，可见光照射下30min降解率高于95％。
[0019]综上，本专利技术以光催化剂BiOX为载体，将过渡金属离子Ni负载于BiOX上，由于载体BiOX特殊的花状结构和较大的比表面积，具有很好的吸附性能，使得复合材料周围的待降解溶液的浓度增大，提高了BiOX表面氧与有机物的浓度，同时Ni离子本身就具有一定的导电性能，因而，Ni
‑
BiOX兼具了导体和BiOX二者的优点，具有更高的催化活性，并且复合材料稳定、分散性更好。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。
[0021]为更好地理解本专利技术，做以下具体说明：
[0022]过渡金属离子、稀土金属离子是金属离子掺杂主要两大类。过渡金属元素掺杂主要是通过取代卤素离子或铋离子、金属颗粒或金属氧化物三种方式存在于BiOX中，通过改变BiOX原有的结晶度或将缺陷位置引入到晶格内这两种方式来减少电子空穴对的复合几率以增强BiOX的光催化活性。
[0023]BiOX作为一种新型的窄带隙半导体材料(禁带宽度2.5
‑
2.9eV)拥有独特的电子结构、良好的光学性能和催化性能等优点。利用其对多种染料均具有较好的活性和稳定性等优点，通过与Ni离子复合，将有可能制备出具有比表面积高、优良的介孔结构，造价便宜等优点，在可见光下高活性和普适性的光催化剂。
[0024]为了克服单一的光催化剂具有催化效率低，比表面积小，亲水性及吸附性能差等缺点，本专利技术以光催化剂BiOX为载体，将过渡金属离子Ni负载于BiOX上，由于载体BiOX特殊的花状结构和较大的比表面积，具有很好的吸附性能，使得复合材料周围的待降解溶液的
浓度增大，提高了BiOX表面氧与有机物的浓度，同时Ni离子本身就具有一定的导电性能，因而，Ni
‑
BiOX兼具了导体和BiOX二者的优点，具有更高的催化活性，并且复合材料稳定、分散性更好。
[0025]实施例1
[0026]本实施例提供一种镍掺杂卤氧化铋复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0027]步骤S1.含镍溶液的配制：按照含镍物质和水的重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍掺杂卤氧化铋复合催化剂，其特征在于，由Ni离子和BiOX组成，所述X为卤族元素，其中Ni离子占该催化剂总质量的2.0％
‑
10.0％。2.一种如权利要求1所述的镍掺杂卤氧化铋复合催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：S1.含镍溶液的配制：按照含镍物质和水的重量份数比为1:0.4
‑
0.8取适量的含镍物质溶于水中，所述含镍物质为硝酸镍、硫酸镍和氯化镍中的一种或者几种混合，再按照含镍物质和冰乙酸的重量份数比为1:0.2
‑
0.6取一定量的冰乙酸加入混合溶液中，充分混合搅拌配制成A溶液；S2.Ni
‑
BiOX复合催化剂的制备：将A溶液、Bi(NO3)3·
5H2O及卤族元素的前驱体混合并搅拌，其中按照Bi与卤族元素X的摩尔比为1：1的比例称取Bi(NO3)3·
5H2O和卤族元素的前驱体，在设定温度下恒温加热反应，反应完毕之后自然冷却至室温，抽滤，收集产物，并用去离子水和无水乙醇交替洗涤，滤渣在烘箱中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，王军辉，高颖，张析，王进龙，张龙军，李飞，焦晓斌，王源瑞，单文杰，岳运盛，
申请(专利权)人：白银有色集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：