[发明专利]漂浮型半导体光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种漂浮型半导体光催化材料及其制备方法和应用，该光催化材料包括作为载体的密胺树脂、负载在密胺树脂上的氧化石墨烯以及与氧化石墨烯结合的光催化剂BiOBr。光催化材料的制备方法包括首先将密胺树脂浸渍在氧化石墨烯的分散液中使氧化石墨烯负载到所述密胺树脂上得到负载氧化石墨烯的密胺树脂材料；然后通过醇热法在所述负载氧化石墨烯的密胺树脂材料上生成光催化剂BiOBr。本发明光催化材料活性高、稳定性好、可重复使用，解决了粉体催化剂难以回收以及高浓度污染物对入射光的屏蔽作用的问题。本发明方法原料简单易得、成本低、简便可行。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种漂浮型半导体光催化材料及其制备方法和在去除有机污染物的应用。

背景技术

随着全球对于环境问题日益关注，光催化技术因可利用太阳能解决环境污染问题而备受青睐。同时，半导体光催化技术还具有效率高、能耗低、反应条件温和、适用范围广和可减少二次污染等突出优点。尽管TiO₂光催化剂因其价格低廉、无毒和稳定性的优势得到了广泛关注应用，但是因其不能吸收可见光，而且量子效率低使得应用受到限制。因此开发非TiO₂型且具有吸收可见光能力的半导体纳米材料尤为迫切。为了提高光催化剂活性和对太阳光的利用率，研究者开发了众多新型光催化剂。具有多级结构的BiOBr光催化剂因其在可见光下具有较高的活性和稳定性，近年来日益引起人们的关注。然而，目前BiOBr光催化剂主要以粉体为主，实际应用中存在分离困难且难以重复利用等问题，因此如何设计负载型光催化剂是值得关注的问题。与此同时，因为光催化剂在液相中降解有机污染物的过程中，有色染料溶液容易阻挡入射光照到催化剂的表面，降低了太阳光的利用率。因此，如何使得负载型光催化剂能够高效利用入射光，也是光催化材料设计中值得关注的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于BiOBr的漂浮型半导体光催化材料，其不仅光催化活性高，而且稳定性好、可重复使用，解决了粉体催化剂难以回收以及高浓度污染物对入射光的屏蔽作用的问题。

本发明同时还提供所述基于BiOBr的漂浮型半导体光催化材料的制备方法，该方法原料简单易得、成本低、简便可行。

本发明为实现上述目的，采取的一种技术方案如下：

一种漂浮型半导体光催化材料，该光催化材料包括作为载体的密胺树脂、负载在密胺树脂上的氧化石墨烯以及与氧化石墨烯结合的光催化剂BiOBr。

根据本发明的一个优选方面，所述的作为载体的密胺树脂为片状，体积为3.3～3.4cm³。

优选地，所述漂浮型半导体光催化材料的密度为1.4～1.6mg/cm³。在一个具体实施方式中，漂浮型半导体光催化材料的密度为约1.5mg/cm³。

优选地，所述的光催化剂BiOBr在所述漂浮型半导体光催化材料中的质量含量为13％～17％。

根据本发明，所述的光催化材料的制备方法包括：首先将密胺树脂浸渍在氧化石墨烯的分散液中使氧化石墨烯负载到密胺树脂上得到负载氧化石墨烯的密胺树脂材料；然后通过醇热法在负载氧化石墨烯的密胺树脂材料上生成光催化剂BiOBr，即得漂浮型半导体光催化材料。

本发明采取的又一技术方案是：一种如上所述的漂浮型半导体光催化材料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将氧化石墨烯超声分散在水中，将密胺树脂浸渍其中后于85～95℃烘干7～10h,获得负载氧化石墨烯的密胺树脂材料；

(2)将五水合硝酸铋溶解于乙二醇与异丙醇的混合溶液中，加入1-甲基-十六烷基咪唑溴盐的离子液体并搅拌使溶解，然后转入水热釜中，将步骤(1)所得负载氧化石墨烯的密胺树脂材料置于所述水热釜中，密封后，控制在温度160℃±2℃下保持6-10h。