【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化降解水中污染物和空气污染物领域，具体涉及一种含碘缺陷的棒状结构光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在环境污染物中，甲醛是典型的挥发性有机化合物(vocs)，广泛存在于室内环境中并且对人类具有刺激性和致癌性；四环素作为一种常见的广谱抗生素，是常见的水体污染物，我们日常生活中使用的常规生物处理技术很难完全降解残留在土壤和表面水中的四环素，人类长期摄入后可能产生相应的抗性基因，对生态环境也有很大的威胁。因此，开展高效去除空气中甲醛和水中四环素的研究对实现环境的可持续发展具有战略意义。
2、众多处理方法中，光催化法被认为是一种有前途的污染物处理方法，它具有反应条件温和、环境友好、氧化能力强等优势。bioi是典型的半导体光催化材料，拥有独特的层状结构和优良的物理化学性质，并且成本低、无毒、耐腐蚀，在能量转化、环境修复等方面有着先天的优势。然而，bioi较窄的带隙(大约1.7-1.9ev)导致光生电子-空穴对易复合，且存在比表面积小、纳米片粘连、光氧化能力较弱等缺陷，严重抑制了其应用空间。金属有机骨架作为新型多孔材料，具有宽带隙、高表面积、可定制的结构和超高的吸附能力，在保留金属有机骨架材料本身框架的前提下，通过热处理衍生成稳定且特性优良的半导体材料是提升材料光催化性能的有效途径。
3、在光催化剂中掺杂其他元素、构建异质结、引入缺陷均可以有效调节半导体材料的能带结构，进而抑制光生电子/空穴的复合倾向，并提高半导体催化剂对光的利用能力，使其对污染物具有更强的氧化还原能力。相较于需通过引入异物
4、专利号为cn110252353b的中国专利公开了一种三元异质结构bioi/bi/tio2复合光催化材料的制备工艺，其材料表面存在不饱和ti3+缺陷位点，通过tio2和bioi之间的强相互作用增强bioi的分散性，并在接触界面之间原位形成金属bi提高光量子产率，使光生电子和空穴拥有更强的氧化还原能力。而本专利技术通过原位构建碘缺陷的方法来调节电子密度和改善催化剂中的电荷分离和运输。碘缺陷的构造有效增大了bioi的价带最大值，进而增强其对污染物的氧化能力，提高光生电子和空穴的分离效率，并有效阻止了二者的复合过程。
5、专利号为cn115893489a的中国专利公布了一种通过调节ph值制备碘缺陷的方法，制备了具有碘缺陷的碘氧化铋粉末。而本专利技术通过设置不同煅烧温度来控制碘的含量，碘元素在加热过程中易升华，工艺简单，可控性强，可控制备出具有不同含量碘缺陷的bioi1-x材料。且本专利技术制备的是金属有机骨架衍生的材料，能够保留金属有机骨架材料本身框架结构，是多孔稳定和具有高吸附能力的材料。
6、文献yan w,han r s,yi w z,long h z,yue p,chang s,wei g,ming cl.chem.eng.j,2019,375,121971中运用溶剂热法制备了含碘缺陷的由纳米片组装而成的bi7o9i3不规则纳米颗粒，尺寸为100-300nm，用于活化过硫酸盐光降解苯酚。而本专利技术所制备的是金属有机骨架(mofs)衍生的材料，材料组成与文献不同，富含碘缺陷的棒状bioi1-x材料直径约1-2μm，长度约3-8μm，保留了mofs材料的结构优势，棒状结构不易粘连，比表面积较高，提供了更多吸附活性位点和污染物传输通道。
7、专利号为cn113735167a的中国专利公布了一种采用乙二醇、丙三醇、双氧水作为溶剂，制备碘缺陷bio1.2i0.6微球的方法，此材料与mofs材料的结构不同。而本专利技术仅使用甲醇作为溶剂，先制备了具有规整棒状结构的[bi9(c9h3o6)·9(h2o)9]金属有机骨架材料，再通过控制碘含量和煅烧温度条件，得到碘含量可变的富含碘缺陷的棒状结构bioi1-x金属有机骨架衍生材料，碘缺陷使材料具有高效光催化降解气相和液相污染物的性能。
8、文献zi s l,gang h h,kun l,xue k t,qian p,jing h,min l a,guo fz.j.clean.prod,2020,272,122892中，虽然也应用溶剂热法制备了铋基有机框架前驱体，但其溶剂主要是价格更贵的二甲基甲酰胺(dmf)，反应时间48小时。本专利技术仅使用甲醇作为溶剂，反应时间缩短至20-24小时。文献中棒状结构材料的直径约10μm和长度约10-30μm，远大于本专利技术的材料直径约1-2μm和长度约3-8μm，在保持其稳定结构的前提下，一般材料颗粒越小其活性越高。再有，文献用于对罗丹明b的可见光降解，而本专利技术调控了碘缺陷的含量，不仅可以光催化降解液相中抗生素污染物，还能够高效光催化去除vocs气体污染物甲醛。液相与气相是完全不同的两种状态，因此，光催化剂降解气相vocs污染物与光催化剂降解液相污染物的机理和路径之间的差别大。对于状态、相态、性质各不同的污染物而言，并非只要组成一样就一定可以提升材料的光催化降解性能，制备工艺不同、微观结构不同是影响其性能的重要因素。实验结果证明，本专利技术中小棒状的材料能够使催化剂有效分散而不粘连，大大增加了催化剂的比表面积，使污染物与活性位点充分结合。而碘缺陷的引入有效提升了污染物降解速率。
9、本专利技术结合金属有机骨架的形貌优势与bioi优异的光利用能力，将具有棒状微观结构的金属有机骨架衍生成bioi，并通过热处理构建碘缺陷的方式调整bioi的能带结构，进而改善其光催化性能，使其对甲醛和四环素的光降解均具有高活性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种具有碘缺陷的bioi1-x棒状材料，以及将该材料用作气态甲醛和液态四环素光催化降解的催化剂。
2、本专利技术提供的一种具有碘缺陷的bioi1-x棒状材料，该材料的特点是具有前驱体[bi9(c9h3o6)·9(h2o)9]的棒状微观结构，棒状的直径约1-2μm，长度约3-8μm，表面较为粗糙。
3、上述具有碘缺陷的bioi1-x棒状材料的制备方法，具体制备步骤如下：
4、a.室温下，将五水合硝酸铋与1,3,5-均苯三甲酸按比例加入甲醇中配制溶液a，其中五水合硝酸铋与1,3,5-均苯三甲酸用量摩尔比为1：2-3，五水合硝酸铋在溶液a中的浓度为10-30mmol/l；
5、b.将上述溶液a放入含有聚四氟乙烯材质内衬的高温反应釜中，升温至100-140℃，加热20-24h；降至室温，离心分离，将得到的沉淀物用甲醇洗涤，于60-70℃下烘干，制备成金属有机骨架材料[bi9(c9h3o6)·9(h2o)9]；作为bioi的前驱体，该金属有机骨架材料具有棒状微观结构；
6、c.将步骤b制备的金属有机骨架前驱体与碘化铵按比例加入去离子水中制备溶液b，其中金属有机骨架前驱体与碘化铵用量质量比为1：2-3，碘化铵在溶液b中的浓度0.1-0.3mmol/l；
7、d.将上本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有碘缺陷的BiOI1-x棒状材料的制备方法，其特征是按照如下步骤制备：
2.应用如权利要求1所述的方法制备的具有碘缺陷的BiOI1-x棒状材料。
3.权利要求2所述的具有碘缺陷的BiOI1-x棒状材料在光催化降解水中污染物或空气污染物的应用。
【技术特征摘要】
1.一种具有碘缺陷的bioi1-x棒状材料的制备方法，其特征是按照如下步骤制备：
2.应用如权利要求1所述的方法制备的具有碘缺...
【专利技术属性】
技术研发人员：王志华，胡凯月，顾福博，韩冬梅，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。