【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机废水去除领域，具体涉及一种具有光催化和过硫酸盐氧化协同降解性能的超薄biocl-ov/coal-ldh z型异质结催化剂的制备方法及其在水净化中的应用。
技术介绍
1、废水中存在的不溶性和难降解有机污染物，即使在低浓度下，也会对人类生活和生态系统构成严重威胁。因此，迫切需要在水生环境中制定有效的污染物修复策略。其中，基于过氧一硫酸盐(pms)的高级氧化技术(aops)因其对有机污染物的强氧化能力而受到广泛关注，其活化方法有紫外活化、热活化、电化学活化、碳材料活化、光催化活化以及过渡金属离子活化等。其中过渡金属co(ii)离子和co基非均相催化剂已被证明是活化pms最有效的催化剂之一。然而传统的co(ii)/pms系统多采用自由基途径，通过单电子转移生成硫酸根自由基(·so4-)和羟基自由基(·oh)降解污染物，但这种途径存在自由基稳态浓度低、抗干扰性差、消耗量快、选择性差等缺点。因此，通过双电子转移生成高价co(iv)＝o物种主导的非自由基途径有望成为有效的解决方法，此外，此种途径还具有高选择性、宽ph适应性、出色的污染物去除能力和优异的化学稳定性。
2、然而，高价co(iv)＝o的形成严重受到co(ii)-pms中间体中高能垒o-o键断裂的限制，且co(vi)＝o不稳定，容易与污染物发生还原反应而转化为低价co(iii)。而形成的co(iii)只能通过co/pms系统中的单个电子转移过程转化为co(iv)＝o，在此过程中会产生丰富的·so4-，这不利于生成co(iv)＝o的生成，因此寻找合适的方法
3、光催化作为高级氧化技术之一，具有绿色、环保、安全和节能等优势，在水中有机污物去除中显示了广泛的应用前景。催化剂通过光激发产生的空穴、羟基自由基等对有机物污染物具有强的氧化能力。然而，传统的光催化剂在光生载流子分离和转移方面具有较低的效率，据报道，构建具有二维超薄结构的异质结是提高光生电子-空穴对分离和转移效率的有效策略，因为超薄结构可以极大地缩短光生电子和空穴的传输距离。此外与传统的ii型异质结相比，z型异质结表现出更高的光生载流子的分离和转移效率，同时具有更强的氧化还原能力。
4、将光催化降解和pms氧化耦合，利用光催化的强矿化力和pms快速降解性能可有效提高水中有机污染物去除效率。且对于一些含co基催化材料，利用光催化的内部电场作用可以定向驱动光生电子迁移到特定位点性质，光生电子不仅可以快速活化pms,还可以将co(iii)快速还原为co(ii)，从而促进co(iv)＝o的形成，能有效提高对有机物污染物的氧化性能。
5、综上所述，选取制备简单、稳定性高、原材料便宜、能带结构匹配的富氧空位的biocl(biocl-ov)和coal-ldh构建具有二维超薄结构的co基z型异质结催化剂，用于光催化和pms氧化协同降解水中有机污染。催化剂产生的光生电子可加速co(iii)向co(ii)的转化，并通过双电子转移生成高价co(iv)＝o物种。该催化剂设计对于水净化技术具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的在于提供一种超薄biocl-ov/coal-ldh z型异质结催化剂的制备方法及其在水净化中的应用。其特征在于，该超薄z型异质结催化剂，可以有效耦合光催化和过硫酸氧化降解体系，并通过光生电子快速的将co(iii)还原为co(ii)，加速co(iv)＝o的持续生成，通过高价co(iv)＝o物种主导的非自由基途径在9分钟内实现对罗丹明b(rhb)的100％降解效率。且该体系对多种有机污染如苯酚、亚甲基蓝、四环素和甲基橙等都显示很好的降解性能。
2、为实现上述目的，本专利技术实施例提供一种超薄biocl-ov/coal-ldh z型异质结催化剂的制备方法，包括如下步骤：
3、(1)称取bi(no3)2·5h2o和聚乙烯吡咯烷酮溶解到水中，搅拌均匀，随后向上述混合溶液中加入1-丁基-3-甲基咪唑氯化物，搅拌均匀；
4、(2)将步骤(1)所得溶液转移到反应釜中，水热处理，洗涤干燥，得到biocl纳米片；
5、(3)将步骤(2)所得biocl分散到1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，超声处理，洗涤干燥，得到超薄biocl纳米片；
6、(4)将步骤(3)所得超薄biocl在汞灯下照射，得到富含氧空位的超薄biocl-ov纳米片；
7、(5)按co、al摩尔比为2:1，将co(no3)2·6h2o和al(no3)3·9h2o溶液混合均匀；
8、(6)将步骤(5)混合溶液滴加到nano3和甲酰胺的混合溶液中，加热处理，洗涤干燥，得到超薄coal-ldh纳米片；
9、(7)将步骤(4)所得biocl-ov和步骤(6)所得coal-ldh分别溶于水中，超声处理，随后将coal-ldh溶液逐滴加入biocl-ov溶液中，加热处理，洗涤干燥，得到所述超薄biocl-ov/coal-ldh z型异质结材料。
10、本专利技术实施例具有如下优点：
11、本专利技术实施例提供的超薄biocl-ov/coal-ldh z型异质结催化剂，可以高效耦合光催化降解和过硫酸氧化技术，同时光催化产生的电子可以加速co(iii)向co(ii)的转化，并通过双电子转移生成高价co(iv)物种，在光照和pms的协同系统中通过co(iv)＝o实现在9分钟内降解100％的rhb，同时该催化剂对苯酚、亚甲基蓝、四环素和甲基橙等多种有机污染物都有很好的降解性能，且催化剂对溶液的无机离子也有很强的抗干扰能力。该超薄z型异质结的原材料价格低廉，无毒无害，具有很高的实用价值和应用前景。
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1.一种超薄BiOCl-OV/CoAl-LDH Z型异质结催化剂制备方法，其具体步骤如下：
2.如权利要求1所述超薄BiOCl-OV/CoAl-LDH Z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中溶液在水热釜中160℃保温处理16h。
3.如权利要求1所述超薄BiOCl-OV/CoAl-LDH Z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，将步骤(3)中的混合溶液超声处理后，在4000rpm下离心5分钟，随后将上层悬浮液在10000rpm下离心10分钟，收集固体BiOCl产物，并用乙醇洗涤数次，真空干燥后得到超薄BiOCl纳米片。
4.如权利要求1所述超薄BiOCl-OV/CoAl-LDH Z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中超薄BiOCl在300W汞灯下照射30分钟，得到富氧空位的超薄BiOCl-OV。
5.如权利要求1所述超薄BiOCl-OV/CoAl-LDH Z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(6)中滴加过程中保持pH值为10。
6.如权利要求1所述超薄BiOCl-OV/CoAl-LDH
7.如权利要求1所述超薄BiOCl-OV/CoAl-LDH Z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(7)中制得的超薄BiOCl-OV/CoAl-LDH Z型异质结材料的厚度约为10nm左右。
8.一种如权利要求1-7所述的制备方法制备的超薄BiOCl-OV/CoAl-LDH Z型异质结催化剂，其特征在于，通过独特的Z型载流子电荷转移路径加速Co(III)到Co(II)的转化，从而促进Co(II)双电子转移生成Co(IV)＝O，在光照和过硫酸盐协同作用下，通过Co(IV)＝O物种高效降解水中有机污染物。
...【技术特征摘要】
1.一种超薄biocl-ov/coal-ldh z型异质结催化剂制备方法，其具体步骤如下：
2.如权利要求1所述超薄biocl-ov/coal-ldh z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中溶液在水热釜中160℃保温处理16h。
3.如权利要求1所述超薄biocl-ov/coal-ldh z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，将步骤(3)中的混合溶液超声处理后，在4000rpm下离心5分钟，随后将上层悬浮液在10000rpm下离心10分钟，收集固体biocl产物，并用乙醇洗涤数次，真空干燥后得到超薄biocl纳米片。
4.如权利要求1所述超薄biocl-ov/coal-ldh z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中超薄biocl在300w汞灯下照射30分钟，得到富氧空位的超薄biocl-ov。
5.如权利要求1所述超薄biocl-ov/coal-ldh...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈代梅，马仕卿，钟义，丁浩，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：
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