[发明专利]一种制备蝴蝶结状氟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，具体涉及一种制备蝴蝶结状氟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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备蝴蝶结状氟氧铋光催化剂Bi₇F₁₁O₅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蝴蝶结状氟氧铋光催化剂Bi₇F₁₁O₅，该方法制得的蝴蝶结状氟氧铋光催化剂可稳定存在，形态好；

本发明的还一目的在于提供该蝴蝶结状氟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：

一种制备蝴蝶结状氟氧铋光催化剂的方法，包括如下步骤：向水中加入五水硝酸铋，加入量相对于水的体积为0.4g/15mL~0.5g/15mL，搅拌15~25分钟；然后边搅拌边加入氟化铵，加入量相对于水的体积为0.2g/15mL~0.3g/15mL，继续搅拌5~15分钟形成混合溶液；再将所述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，冷却，离心取沉淀物，洗涤、干燥得到所述蝴蝶结状氟氧铋光催化剂Bi₇F₁₁O₅。

进一步地，所述水热反应条件为：140℃~160℃反应10~14小时。

进一步地，所述离心条件为：2500~3500r/min离心2~4分钟。

进一步地，所述洗涤方法为：先用纯水离心洗涤，再用无水乙醇离心洗涤。

进一步地，所述干燥条件为：50~70℃条件下干燥1~3小时。

一种上述方法制备的蝴蝶结状氟氧铋光催化剂Bi₇F₁₁O₅。

前述蝴蝶结状氟氧铋光催化剂在催化降解有机污染物方面的应用。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的蝴蝶结状氟氧铋光催化剂的方法简单易行，易于大规模推广，所制得的氟氧铋光催化剂呈蝴蝶结状，该形貌未曾有报道，其对有机污染物的催化降解活性比常用的TiO₂催化剂催化活性更高。

2、使用本发明制备方法制备的蝴蝶结状氟氧铋光催化剂可稳定存在，形态好，催化活性高，能够高效降解废水溶液中的罗丹明B（RhB）。

附图说明

图1：实施例1制备的蝴蝶结状氟氧铋光催化剂的扫描电子显微镜（SEM）图；

图2：实施例1制备的蝴蝶结状氟氧铋光催化剂的X射线衍射（XRD）图；

图3：实施例1制备的蝴蝶结状氟氧铋光催化剂对RhB的降解效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1：蝴蝶结状氟氧铋光催化剂的制备

向15mL水中加入0.45g五水硝酸铋，搅拌20分钟；然后边搅拌边加入0.25g氟化铵，继续搅拌10分钟形成混合溶液；再将该混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬中进行水热反应，水热反应条件为150℃反应12小时；反应结束后，冷却2h，3000r/min离心3分钟，得沉淀物。沉淀物先用纯水离心洗涤2遍（离心时转速为3000 转/分钟，每次离心2分钟），再用无水乙醇离心洗涤2遍（离心时转速为3000 转/分钟，每次离心2分钟），60℃干燥2小时得到蝴蝶结状氟氧铋光催化剂Bi₇F₁₁O₅。