[发明专利]BiOBr微米球可见光光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可见光响应的光催化剂及其制备方法，属于光催化和材料化学领域。

背景技术

近年来，光催化氧化技术由于具有许多无可比拟的优点而受到广泛的关注。研究表明光催化氧化法可以降解水体和大气中很多种物质，其中光催化氧化效果与使用的光催化剂的物理化学特征直接相关。目前研究主要集中在紫外光响应的光催化剂，这些材料只能在占太阳光能4％左右的紫外光激发下发生反应，从而极大地限制了光催化在实际中的应用。为了更高效率地利用太阳光，提高光能的利用率，扩大光催化氧化在实际工程中的应用，人们开始研究可见光响应的光催化剂。

合成可见光响应的光催化剂可以通过以下两种途径：(1)对紫外光响应的光催化剂进行化学修饰，例如C负载TiO₂，Bi-TiO₂等；(2)研究开发新的稳定的可见光响应的活性材料，例如InVO₄，BiVO₄，Bi₂WO₆等。BiOBr属于V-VI-VII族的三元化合物，是近年来新研究的一种可见光响应的半导体光催化材料，它具有良好的导电性，磁性，光学和荧光性能，根据文献报道，BiOBr的禁带宽度为2.5eV左右，有利于可见光下光电子的激发，在可见光下对甲基橙，一氧化氮等都具有良好的光催化降解效果。因此我们选用制备工艺过程简单，条件易于控制的溶胶-凝胶法，以Bi(NO₃)₃·5H₂O为Bi源，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为溴源合成了四方晶型的BiOBr微米球。

发明内容

本发明的目的在于提供一种BiOBr微米球可见光光催化剂的制备方法，步骤和条件如下：

(1)将一定质量的CTAB溶解于一定体积的乙二醇溶液中，搅拌均匀，得到浑浊液A；

(2)称取0.7300g Bi(NO₃)₃·5H₂O，将其倒入上述溶液A，并搅拌均匀，随后将此溶液磁力搅拌30min；

(3)将搅拌好的溶液转入50mL聚四氟反应釜中，在180℃下，反应12h；

(4)将得到的粗产物多次在离心，水洗，最后在60℃下烘干，得到BiOBr微米球。

上述制备方法中，添加的Bi(NO₃)₃·5H₂O和CTAB的物质的量之比分别为1∶1；1∶2；1∶3；乙二醇的体积分别为30和40mL。所制的催化剂分别命名为：BiOBr-1，BiOBr-2，BiOBr-3，BiOBr-4，BiOBr-5。

制备所得的材料分别用XRD，SEM，氮吸附解析等进行了表征分析，同时选用罗丹明B为目标物质测试其相应的光催化性能，氮吸附结果如下表一所示，其它结果附于图1～图4。

采用以上方案和工艺步骤，即可制备BiOBr微米球可见光光催化剂，其晶型主要为四方晶型，微米球直径大约为5μm，比表面积、孔径和孔容积具体如下表所示。该合成方法制备的BiOBr微米球在氙灯的照射下，降解有机染料罗丹明B具有很好的光催化降解效果，这将在环境净化，污水处理方面很有应用前景。同时该合成使用的原料廉价易得，方法简单、操作性强，易进行大规模的工业生产。

表一：合成BiOBr的比表面积，孔径，孔容积