[发明专利]一种固载型铜铒共掺杂铁酸铋光催化剂及其制法和应用

说明书

本发明属于光催化材料技术领域，公开了一种固载型铜铒共掺杂铁酸铋光催化剂及其制法和应用。该光催化剂由以下方法制备得到：(1)将光催化剂载体放入酸性溶液中浸泡，然后取出洗净并烘干，再高温煅烧备用；(2)将含铁化合物、含铋化合物、含铜化合物及含铒化合物分批溶于同一种硝酸溶液中，得溶液A；(3)持续搅拌条件下向溶液A中滴加碱性溶液，直至沉淀完全，形成胶体；(4)将步骤(1)中高温煅烧后的光催化剂载体浸入步骤(3)中的胶体中，取出在高温条件下煅烧即得固载型铜铒共掺杂铁酸铋光催化剂。本发明所得催化剂相比纯铁酸铋光催化性能明显增强，催化剂固载牢固、不易脱落，且制备工艺简单，重复性好。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，特别涉及一种固载型铜铒共掺杂铁酸铋光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人民生活水平的提高，越来越多的人开始重视环境问题。在当下，有机污染是环境问题中最严重的问题之一。近些年来，光催化剂在有机污染物处理方面的应用已经成为人民研究的热点之一。铁酸铋是一种能够利用可见光进行光催化作用的新型半导体光催化剂，也是在室温下具有铁电性和磁性的材料，化学性质稳定且成本低，具有诱人的应用前景。但由于铁酸铋光量子产率低造成催化效率不高，以及弱磁性导致分离效果不好而制约了其应用，因此对其A位与B位进行共掺杂来改善其光学、电学及磁学的性能有着重要的现实意义。

目前，光催化氧化技术在实际应用中任存在一些难题。主要是光催化剂难以分离回收，由于光催化氧化技术在处理有机污染物的过程中所使用的光催化剂大多数为粉末，在水中易于凝聚、不易沉降，易造成光催化剂流失，不利于光催化剂的再生和再利用。将光催化剂固载可以解决催化剂分离回收难的问题，还可以克服悬浮相催化剂稳定性差和易中毒的缺点。因此，开发一种稳定、高效的固定化光催化剂及开展其光催化氧化技术的应用是相关技术的难点。寻找一种具有多孔洞、比表面积大、吸附能力强、化学性质稳定的优良载体，能有效解决光催化剂的缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种固载型铜铒共掺杂铁酸铋光催化剂的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的固载型铜铒共掺杂铁酸铋光催化剂。

本发明再一目的在于提供上述固载型铜铒共掺杂铁酸铋光催化剂在废水处理中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种固载型铜铒共掺杂铁酸铋光催化剂的制备方法，其主要包括以下步骤：

(1)将光催化剂载体放入稀酸性溶液中常温下浸泡1小时，然后取出洗净并烘干，最后高温煅烧，备用；

(2)将含铁化合物、含铋化合物、含铜化合物及含铒化合物分批溶于同一种硝酸溶液中，得溶液A；

(3)持续搅拌条件下向溶液A中滴加碱性溶液，直至沉淀完全，形成胶体；

(4)将步骤(1)中高温煅烧后的光催化剂载体浸入步骤(3)中的胶体中，浸渍一段时间后取出烘干再浸入，重复数次后取出在高温条件下煅烧即得固载型铜铒共掺杂铁酸铋光催化剂。

步骤(1)中所述的光催化剂载体可为蜂窝陶瓷、泡沫铁、泡沫铜、玻璃、镁合金、铝合金、陶瓷膜等本领域常规使用的载体材料；所述的酸性溶液为醋酸、硫酸、硝酸、盐酸及其他酸性水溶液中的一种或者多种，所述的酸性溶液浓度为5wt％～15wt％。

步骤(1)中所述的高温煅烧是指在200～800℃煅烧0.5～4h。

步骤(2)中所述的含铁化合物优选为硝酸铁；所述的含铋化合物优选为硝酸铋；所述的含铜化合物优选为硝酸铜；所述的含铒化合物优选为硝酸铒。