【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合光催化材料制备，具体涉及一种硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料、制备方法，以及其在光催化去除废水有机污染物（如罗丹明b、四环素、甲基橙等）中的应用。
技术介绍
1、由于现代工业的迅速发展，有机污染物废水的排放量不断增加，给现代水环境治理带来了巨大的挑战。为满足有机废水处理的巨大需求，亟需开发一种绿色、高效、经济的处理方法。目前，有机污染物废水处理，主要采用吸附剂吸附、膜处理、微生物处理、化学氧化、光/电以及光电催化氧化技术和催化氧化技术等方法。其中，光催化氧化技术是一种极具潜力的废水处理方法，它利用无穷尽的太阳光能作为能源，并将有机污染物完全分解成二氧化碳、水等小分子产物，与其他方法相比，在能源利用方面具有绿色清洁的优势。因此，光催化氧化技术的研究进展在废水处理中具有广泛的应用价值，与此同时研发出高性能光催化剂在这个过程中尤其关键。
2、溴氧化铋（biobr）是一种易于合成的可见光响应、物化性质稳定、具有独特层状结构的光催化剂，其层状结构中的[bi2o2]2+与[br]-板间的内电场，可以促进并加速了光生载流子向biobr表面的转移。但是，目前biobr在光催化实际应用方面仍存在一些亟待解决的问题，如比表面积小，可见光吸收效率低，快速的光生载流子复合，去除水中有机污染物的性能仍然不足等。研究发现，通过复合其它半导体光催化材料、形成能带结构匹配的异质结，可以充分提高光生载流子分离效率，从而可有效地提高复合光催化剂的光催化活性。已有的研究结果显示，钒酸铋、硫化铋、二氧化钛、钨酸铋、石墨相氮化碳、氯氧化
3、迄今为止，bi2s3纳米材料由于其具有的独特性能，在光催化、电化学储氢、氢传感和生物分子检测等诸多领域有着广泛的应用前景，因此合成具有可控制的尺寸、形状和层次结构的硫化铋纳米级晶体引起了研究者们的广泛研究兴趣。与此同时，bi2s3纳米棒材料的制备仍然是材料科学中十分重要的研究内容，对于长度为100 nm级的bi2s3纳米棒的合成方法目前报道的还比较少，一般现有制备方法大多有着复杂的制备程序和极端的实验条件，并且严重依赖着有机溶剂的使用，污染环境，不环保。
4、本专利技术提供了一种合成硫化铋纳米棒的简便制备技术，并可通过水热反应一步合成出硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料，该技术具有产率高、合成路线无需大量有机溶剂使用、合成装置简单、制备过程简便等优点。本专利技术开发的硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料中，硫化铋纳米棒与溴氧化铋具有适宜的纳米尺寸和良好的界面结构的同时，复合光催化材料具有优异的光催化活性等特点，因而，利用其在去除废水有机污染物方面呈现出极佳的性能，这对提高废水有机污染物处理效率的实际应用具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于克服现有技术缺陷，提供一种硫化铋纳米棒和硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料，其解决了现有合成硫化铋纳米棒的制备程序复杂、严重依赖有机溶剂使用和单相溴氧化铋在光催化去除废水有机污染物性能不足等问题。
2、本专利技术还提供了上述硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料的制备方法，以及其在光催化去除废水有机污染物（如罗丹明b、四环素、甲基橙等）中的应用。
3、为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
4、一种硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料的制备方法，其先合成硫化铋前驱体，然后将合成溴氧化铋的原料与硫化铋前驱体混合后进行水热处理，最终一步制备出硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料，具体包括以下步骤：
5、a）制备硫化铋前驱体
6、将三聚硫氰酸与氢氧化钠分散于去离子水中，制成三聚硫氰酸钠溶液；将五水合硝酸铋和甘露醇溶解于去离子水中（可通过搅拌0.5-2 h促进溶解），制成铋盐溶液；然后将三聚硫氰酸钠溶液加入到铋盐溶液中，搅拌4-24h，固液分离并洗涤、干燥，即得到硫化铋前驱体；
7、b）制备硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料
8、将五水合硝酸铋和甘露醇溶解于去离子水中，制成铋盐溶液（可通过搅拌10-30min促进溶解）；然后加入一定量的硫化铋前驱体，混匀（搅拌5-10 min），再加入溴化钠，混匀（搅拌10-30 min），于150-200℃水热反应5-12h后，固液分离、洗涤、干燥，即得低长径比的硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料，记为x bsb（x=0.01、0.05、0.15、0.3，x代表复合材料中硫化铋前驱体的加入质量）。
9、具体的，步骤a）中，三聚硫氰酸与五水合硝酸铋的摩尔比为1-3：1。进一步的，步骤a）中，三聚硫氰酸与氢氧化钠的摩尔比为1：3-4。
10、进一步优选的，步骤a）中，三聚硫氰酸与氢氧化钠分散于去离子水中时，可以在水浴中进行，水浴的温度为60-100℃，水浴时间为1-3 h。
11、进一步的，步骤a）和步骤b）中，五水合硝酸铋和甘露醇的摩尔比为1：2-6。
12、具体的，步骤b）中，每2 mmol五水合硝酸铋添加硫化铋前驱体的质量为0.01-0.5g。进一步的，步骤b）中，五水合硝酸铋与溴化钠的摩尔比为1：1-1.2。
13、本专利技术提供了采用上述制备方法制备得到的硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料。
14、本专利技术还提供了上述硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料在去除废水有机污染物中的应用，尤其是在光催化去除罗丹明b、四环素、或甲基橙等中的应用。
15、本专利技术采用水热的方法，先制备硫化铋前驱体，再将其与五水合硝酸铋和溴化钠搅拌均匀后水热生长成硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合材料。该复合材料通过调控复合材料中硫化铋前驱体的质量，获得了具有独特纳米结构和良好的光催化性能的复合材料。当2mmol溴氧化铋与0.05 g硫化铋前驱体一同水热合成硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合材料时，复合材料具有最优的罗丹明b去除性能，30分钟的暗吸附、再进行15 min的光催化反应后去除率即可达到99.2%；同时，该硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤a）中，三聚硫氰酸与五水合硝酸铋的摩尔比为1-3：1。
3.根据权利要求1所述硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤a）中，三聚硫氰酸与氢氧化钠的摩尔比为1：3-4。
4.根据权利要求1所述硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤a）中，三聚硫氰酸与氢氧化钠分散于去离子水中时，在水浴中进行，水浴的温度为60-100℃，水浴时间为1-3 h。
5.根据权利要求1所述硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤a）和步骤b）中，五水合硝酸铋和甘露醇的摩尔比为1：2-6。
6.根据权利要求1所述硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤b）中，每2 mmol五水合硝酸铋添加硫化铋前驱体的质量为0.01-0.5 g。
7.根据权利要求1所述硫化铋纳米棒/溴氧化
8.采用权利要求1至7任一所述制备方法制备得到的硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料。
9.权利要求8所述硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料在去除废水有机污染物中的应用。
10.如权利要求9所述硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料在去除废水有机污染物中的应用，其特征在于，所述有机污染物为罗丹明B、四环素、或甲基橙。
...【技术特征摘要】
1.一种硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤a）中，三聚硫氰酸与五水合硝酸铋的摩尔比为1-3：1。
3.根据权利要求1所述硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤a）中，三聚硫氰酸与氢氧化钠的摩尔比为1：3-4。
4.根据权利要求1所述硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤a）中，三聚硫氰酸与氢氧化钠分散于去离子水中时，在水浴中进行，水浴的温度为60-100℃，水浴时间为1-3 h。
5.根据权利要求1所述硫化铋纳米棒/溴氧化铋复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤a）和步骤b）中，五水合硝...
【专利技术属性】
技术研发人员：许红亮，郝天然，李明亮，陈勇强，宋博，王海亮，邵刚，范冰冰，王海龙，卢红霞，
申请(专利权)人：郑州大学，
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。