[发明专利]一种卤氧化铋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卤氧化铋及其制备方法，并将其应用于降解环境中有毒有机污染物。

背景技术

光催化氧化技术是一种新型化学氧化处理方法，可以成功解决其他高级氧化方法去除水体中有毒有机化合物带来二次污染的缺陷，同时具有工艺运行简单、易操作、催化剂价格便宜、以太阳光作为光源去除大多数的有机物等优点。既然为光催化氧化技术一个很重要的元素是光催化剂，研究最多的光催化剂是二氧化钛，但是由于其禁带宽度较大、可见光利用率低、光生电子-空穴对复合率高等缺点限制了其进一步的应用。铋系光催化剂具有良好的催化性能，特别是在可见光范围内有明显的吸收，这是它们显著的特点和优势。铋系光催化剂除了常见的氧化物、与其他金属形成的复合氧化物外，还可以与其他非金属形成复合氧化物，比如与卤素形成的卤氧化铋（BiOX，X=F、Cl、Br、I）。

BiOX是一种新型的半导体材料，具有独特的电子结构、良好的光学性质和催化性能，可以很好的响应可见光，因而具有很高的催化活性，且随着卤素原子序数的增加光催化活性逐渐增强，因此BiOX成为光催化剂研究的一个新方向。

该类光催化剂在降解水中污染物方面的应用已有一些报道，此类文献有《危害材料学报》，2009, 167: 803–809上发表的“以CTAB为模板和溴源制备薄层状BiOBr光催化剂”（WenzhongWang. Preparation of BiOBr lamellar structure with high photocatalytic activity by CTAB as Br source and template. Journal of Hazardous Materials）、《催化通讯》，2010, 11(5): 460-464上发表的“以由NaBiO₃为铋源制备BiOX光催化剂及其催化活性研究”（Chang X. BiOX (X= Cl, Br, I) photocatalysts prepared using NaBiO₃ as the Bi source: Characterization and catalytic performance. Catalysis Communications）、《固体化学》，2013, 199: 224–229发表的“BiOBr的合成、表征及其光催化活性”（Caimei Fan. Synthesis, characterization, and photocatalytic properties of BiOBr catalyst. Journal of Solid State Chemistry）、《材料化学》，2012, 22, 22840发表的“一步合成富氧溴氧化铋及其结构光催化活性特性”（Junmin Nan. Oxygen-rich bismuth oxyhalides: generalized one-pot synthesis, band structures and visible-light photocatalytic properties. Journal of Materials Chemistry）这些制备方法得到的卤氧化铋虽然有一定的光催化活性，但普遍存在着使用有机化合物带来二次污染或可见光光催化效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服以往制备卤氧化铋光催化剂的缺点，提供一种采用铋酸钠为铋源，采用无机及有机卤源制备卤氧化铋光催化剂。

本发明是这样实现上述目的的：

一种卤氧化铋光催化剂，以铋酸钠（NaBiO₃）为铋源，卤化钠（NaX）或溴酸钾（KBrO₃）或十六烷基三甲基卤化铵（CTAB）或卤代十六烷基吡啶（CPB）或四丁基卤化铵（TBB）为相应的卤源制备得到高结晶度的纳米级卤氧化铋催化剂。