[发明专利]一种制备片状羟基硝酸氧铋光催化剂的方法及催化剂用途

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂制备领域，具体涉及一种制备片状羟基硝酸氧铋光催化剂的方法及催化剂用途。

背景技术

随着化学工业的发展，环境污染日益严重。利用半导体氧化物材料在太阳光照射下表面能受激活化的特性，可有效地氧化分解有机污染物。与传统的净化环境处理方法相比，半导体光催化技术拥有反应条件温和、无二次污染、操作简单和降解效果显著等优势。TiO₂是最常见并且是被研究得最多的催化剂之一，但其产生的光生电子空穴对很容易复合，导致电子和空穴不能及时迁移至表面参与氧化还原反应，从而光转化效率较低。因此寻找性能优异的新型光催化材料以获得具有高效光催化活性的光催化剂非常有意义。

含铋系列复合物有着广泛的用途，不仅可以用于医药行业，还可应用于半导体。由于铋元素相对是一种无毒绿色的金属，近年来在光催化剂的制备上，日益取代含铅、锑、镉、汞等有毒元素的化合物。羟基硝酸氧铋作为一种功能材料，在光催化方面的研究鲜见报道。已报道的羟基硝酸氧铋相关专利中，有张莉莉发明的五水合硝酸铋和有机醇反应生成的Bi₆O₅(OH)₃(NO₃)₅·2H₂O(JCPDS54-0627)（专利号CN200910182646.5），李志华发明的Bi₂O₂(OH)(NO₃)（专利号CN201110004735.8），但是均没有报道其光催化性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备片状羟基硝酸氧铋光催化剂的方法，该方法简单易行、易于大规模推广；

本发明的另一目的在于提供所述制备方法制得的片状羟基硝酸氧铋光催化剂，该方法制得的片状羟基硝酸氧铋催化剂可稳定存在，形态好；

本发明的还一目的在于提供该片状羟基硝酸氧铋光催化剂在催化降解有机污染物方面的应用。

上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种制备片状羟基硝酸氧铋光催化剂的方法，包括如下步骤：向水中加入硝酸铋，边搅拌边加入硝酸使硝酸铋溶解，并使混合溶液pH值在0.70~0.75范围内；然后将混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬中进行水热反应；反应结束后，离心取沉淀物，洗涤、干燥得到所述片状羟基硝酸氧铋光催化剂[Bi₆O₆(OH)₃](NO₃)₃·1.5H₂O。混合溶液的pH值对于所述片状羟基硝酸氧铋光催化剂的制备尤为重要，关乎到其形貌，必须严格限定在该范围内才能得到所述的片状羟基硝酸氧铋光催化剂。

进一步地，所述水热反应条件为：160℃~200℃反应22~26小时。

进一步地，所述硝酸铋为五水合硝酸铋，加入量相对于水的体积为0.95mmoL/40mL~1.05mmoL/40mL。

进一步地，所述硝酸质量分数为30~40%。硝酸浓度过高，很难将混合溶液的pH值调节控制在0.70~0.75的窄范围内，容易调过；硝酸浓度过低，需要的量增多，会稀释混合溶液。

进一步地，所述离心条件为：2500~3500r/min离心4~6分钟。

进一步地，所述沉淀物用水和乙醇洗涤。用水去除水溶性杂质，乙醇去除有机杂质。

进一步地，所述干燥条件50~70℃条件下干燥8~10小时。

上述方法制备的片状羟基硝酸氧铋光催化剂[Bi₆O₆(OH)₃](NO₃)₃·1.5H₂O。

前述片状羟基硝酸氧铋光催化剂在催化降解有机污染物方面的应用。

进一步地，所述有机污染物为复合污染物。本发明制得的片状羟基硝酸氧铋光催化剂对于复合污染物的降解能力明显高于对一种污染物的降解能力。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的片状羟基硝酸氧铋光催化剂的方法简单易行，易于大规模推广，所制得的羟基硝酸氧铋光催化剂呈片状，该片状形貌未曾有报道，其对有机物的催化降解活性比常用的TiO₂催化剂催化活性更高。