[发明专利]一种BiOBr/BiOCl复合光催化剂的制备及应用方法

说明书

技术领域

本发明一种BiOBr/BiOCl复合光催化剂的制备及应用方法，属于环境化工光催化水处理技术领域。

背景技术

在全球环境污染和能源危机日趋严重的今天，如何有效地利用太阳能治理环境污染越来越受到人们的重视。自从1972年日本科学家Fujishima和Honda等发现TiO₂单晶电极可以实现光催化分解水以来，半导体光催化反应一直是光催化研究的主要内容。其中，TiO₂是应用最为广泛的光催化剂，但是TiO₂(3.2eV)的带隙较宽，对应激发波长为387nm，受其限制，只能在占太阳能的4～5％的紫外光(200～400nm)激发的条件下才能显示其光催化活性，而波长为400～750nm的可见光却占到了太阳能的45～50％。因此，可更有效利用太阳能的光催化剂研究成为目前国内外关注的焦点。氯氧铋是应用于颜料市场的一种无机合成材料，但最近作为光催化剂受到了人们的关注。中国科学院上海硅酸盐研究所报道了BiOCl具有光催化活性(Applied Catalysis B：Environmental，2006，68：125-129)，并且在紫外光照射下具有比商业化P25更好的催化活性，从而BiOCl物质作为一种新型的光催化剂受到了研究人员的青睐(Materials Letters，2010，64：115-118；Journal of Photochemistry and Photobiology A：Chemistry，2010，215：76-80；Chemical Engineering Journal，2010，165：250-257)。中国专利(CN101879455A)一种光催化剂氯氧铋的制备及其应用也是由本发明的发明人申请的，该发明在治理水中有机污染物方面效果显著。但是，BiOCl(3.5eV)材料仍然存在带隙比较宽的问题，该材料仍存在只能吸收太阳光中含量比较低的紫外光才能发挥其作用得局限。

发明内容

本发明一种BiOBr/BiOCl复合光催化剂的制备及应用方法的目的在于针对BiOCl光催化剂带隙宽的问题，提出一种不仅更大程度地利用太阳能，而且能够解决环境污染和能源短缺问题的BiOBr/BiOCl复合光催化剂的制备及应用方法的技术方案。

本发明一种BiOBr/BiOCl复合光催化剂的制备方法，其特征在于是一种将BiOCl光催化剂的吸收光谱拓宽到可见光区，利用制备产物中不同带隙的BiOBr和BiOCl光催化剂耦合的方式，以BiCl₃和BiBr₃为原料，通过水解、沉淀、固液分离以及干燥步骤制备得到BiOBr/BiOCl复合光催化剂的方法，其具体制备步骤为：

I将BiCl₃和BiBr₃一起放置于稀盐酸中，然后加入分散剂，三价铋离子与分散剂的摩尔比为0.1～1∶3，使混合物充分溶解并保持溶液为透明状态；

II在磁力搅拌下缓慢滴加2.0mol/L Na₂CO₃溶液10～20ml，使pH值范围控制在5～12，搅拌反应时间1～1.2小时，制得悬浮溶液；

III将步骤II所得悬浮溶液过滤，滤饼用蒸馏水洗涤，然后在40～90℃温度下烘干，即制得BiOBr/BiOCl复合光催化剂。

上述一种BiOBr/BiOCl复合光催化剂的制备方法，其特征在于将所述步骤I中BiCl₃和BiBr₃分别单独加入到两份盐酸中，再各自利用与上述步骤相同的方法分别制备得到单独的BiOCl光催化剂和BiOBr光催化剂，最后通过球磨物理混合的方法再得到BiOBr/BiOCl复合光催化剂。

上述一种BiOBr/BiOCl复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述的BiOBr和BiOCl在BiOBr/BiOCl复合光催化剂中的含量是：BiOBr：10～90mol％；BiOCl：10～90mol％。

上述一种BiOBr/BiOCl复合光催化剂的制备方法，所述的分散剂为十六烷基苯磺酸钠或十六烷基氯化铵。