[发明专利]一种聚苯乙烯/碘氧化铋/二氧化钛复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚苯乙烯/碘氧化铋/二氧化钛复合光催化剂及其制备方法，采用聚苯乙烯小球为载体，通过第一步水热法将碘氧化铋附着在聚苯乙烯小球表面；待聚苯乙烯/碘氧化铋小球烘干后，再通过第二步水热法实现二氧化钛在聚苯乙烯/碘氧化铋小球表面的附着，即可得到聚苯乙烯/碘氧化铋/二氧化钛复合光催化剂。本发明制得的聚苯乙烯/碘氧化铋/二氧化钛复合光催化剂晶化度良好、重复性好，在紫外‑可见光区域均有一定的吸收度，复合光催化剂不仅增强了碘氧化铋的光催化性能，而且解决了二氧化钛局限于紫外光催化上应用以及粉末在溶液中难以回收的问题，方便循环使用。

技术领域

本发明涉及一种光催化剂及其制备方法，特别涉及一种采用聚苯乙烯小球为载体，表面依次附着碘氧化铋和二氧化钛的两步水热反应的方法，属复合材料光催化技术领域。

背景技术

随着经济日新月异的发展和人口的不断增长，全球环境污染以及能量供给需求增加的问题也日益突出。据统计，工厂每年向全球水域排放大约300～400亿吨的污染物，包括含重金属超标的污水、有毒溶剂和其他废物，造成了严重的环境污染，可持续发展已成为现代社会必须选择的道路。一方面，太阳能作为一种可再生能源，具有资源丰富、清洁、廉价的特点，其即可免费试用，又无需运输，对环境无任何污染，是实现人类社会可持续发展的基础。另一方面，一种新型的、绿色的光催化技术涉及半导体物理、催化化学、纳米技术等诸多领域，在能源、环境、健康等人类面临的重大问题方面均有应用前景。这种新兴的技术可直接利用太阳能光作为光源来活化催化剂并驱动氧化还原反应，从而达到污水处理、空气净化和保洁除菌的目的。

二氧化钛是一种传统的、经典的光催化剂，因其稳定性好、成本低、光催化活性强、对人体无害等性质而具有应用前景，关于二氧化钛的光催化特性研究展开了大量的实验。但是，二氧化钛是一种禁带宽度为3.2 eV的宽禁带n型半导体，其光催化特性仅局限于紫外波段，而紫外光在太阳光中所占的比例仅有2%左右。因此，将两种不同类型的半导体结合形成p-n异质结复合光催化剂，利用p型半导体在可见光下响应的作用来提高二氧化钛对光的利用率。而碘氧化铋是一种禁带宽度为1.65 eV的窄禁带p型半导体，其独特的层状结构呈现出较佳的可见光光催化活性。

但是，光催化降解模拟染料的实验大多是在密闭的玻璃瓶中进行，除了考虑提高光催化剂的降解率外，实验结束后分散在溶液中的样品回收这一问题也有待解决。所以，近年来通过掺杂磁性材料形成复合光催化剂，或者以聚苯乙烯小球为光催化剂载体的研究也被大量的报道，例如：CaFe₂O₄/ZnO磁性异质结光催化剂（Chen S. F., Zhao W., Liu W.,Zhang H. Y., Yu X. L., Chem. Eng. J., 2009, vol 155, 466-473）、聚苯乙烯/二氧化钛小球（Ilknnr A., Munevrer S., Appl. Catal. B: Environ., 2014, vol 144, 694-701）等，通过外界磁铁的吸附或小球的过滤实现固液分离的目的。

发明内容

本发明针对现有的光催化剂存在的不足，提供一种新型的聚苯乙烯/碘氧化铋/二氧化钛复合光催化剂及其制备方法。

本发明技术方案提供一种聚苯乙烯/碘氧化铋/二氧化钛复合光催化剂的制备方法，是以硝酸铋、碘化钾、钛酸正丁酯为原料，利用两步水热法获得可见光下响应的以聚苯乙烯为载体，碘氧化铋和二氧化钛复合的光催化材料，具体包括如下步骤：

1、将硝酸铋和冰乙酸溶于水中，加入聚苯乙烯小球，磁力搅拌后滴加碘化钾溶液，通过第一步水热法制备聚苯乙烯/碘氧化铋小球；

2、将步骤1制备的聚苯乙烯/碘氧化铋小球、钛酸正丁酯分散于无水乙醇中，静置后滴加去离子水，通过第二步水热法制备得到聚苯乙烯/碘氧化铋/二氧化钛复合光催化剂。

所述的聚苯乙烯小球为羧基化聚苯乙烯小球，其粒径为600～1200 μm，形状为球状微米级粒子。