[发明专利]一种高性能溴空位BiO1.1Br0.8光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及无机材料合成光催化材料技术领域，尤其是一种高性能溴空位BiO_1.1Br_0.8光催化材料及其制备方法和应用。本发明以硝酸铋和溴化钠为原料，以乙二醇为溶剂，先采用溶剂热法合成BiOBr，再将其在空气氛围中煅烧引入溴空位，获得溴空位BiO_1.1Br_0.8光催化剂，溴空位可以作为载流子捕获中心，提高光生载流子相对迁移速率，同时氧原子补充溴空位也能够局部增强内电场，达到明显抑制其光生载流子复合的目的，从而能极大地提高其光催化活性，并实现其对有毒有机废水的高效净化。本发明工艺简单，操作条件宽松，合成的溴空位BiO_1.1Br_0.8光催化性能优异，对水中的有毒有机物降解活性较高。

技术领域

本发明涉及无机材料合成光催化材料技术领域，尤其是一种高性能溴空位BiO_1.1Br_0.8光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国石油工业和精细化工的迅速发展，大量有毒有机废水未经有效处理直接或间接地排放到自然水体，对人类健康和生态环境安全构成了巨大的损害和潜在的威胁。利用光催化技术降解废水中的有毒有机物，因其可望利用太阳光作为反应驱动力，反应条件温和，能深度分解有机物，二次污染小，运行成本低等优点，从而激发了研究者们极大地研究兴趣。

然而，应用光催化技术净化有机废水急需解决的问题是研制出高效能的光催化材料。在众多已开发出的光催化材料中，TiO₂因其催化活性高、无毒、价廉、稳定性好，在水处理中得到了较为广泛的应用。可是，TiO₂属于紫外光响应的催化剂，其必须在紫外光激发下才具有催化活性，而紫外光仅占太阳光谱 5％左右，这极大地限制了可望利用太阳能为驱动力的光催化技术推广应用。因此，可充分吸收太阳光的高性能催化剂的研制，已成为目前光催化领域的研究重点。

近年来，研究者们利用BiOBr作为催化剂，在光驱动下分解废水中的有机物，取得了良好的降解效果。BiOBr是一种四方相晶体结构，稳定性较好，其带隙能约为2.69eV，光吸收范围较宽，可以吸收波长小于460nm的光。然而，BiOBr 光量子效率依然较低，仍难以满足对高浓度有机废水深度处理的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种高性能溴空位BiO_1.1Br_0.8光催化材料及其制备方法和应用。本发明以硝酸铋、溴化钠为原料，乙二醇为溶剂，采用溶剂热法联用煅烧法，制备高性能溴空位BiO_1.1Br_0.8光催化材料的方法，并实现其对有毒有机废水的高效净化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高性能溴空位BiO_1.1Br_0.8光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)、BiOBr的制备

a.称取10.1mmolBi(NO₃)₃·5H₂O分散于20～40mL乙二醇，磁力搅拌20～ 40min溶解；

b.称取9.7mmolNaBr分散于20～40mL乙二醇，磁力搅拌20～40min搅拌溶解；

c.步骤(a)制得的硝酸铋溶液逐滴加入步骤(b)制得的溴化钠溶液中，磁搅拌反应0.9～1.1h，转入高压反应釜，120～180℃反应8～14h，自然冷却至室温；

d.将步骤(c)制得的产物用去离子水洗涤2～3遍，然后过滤，最后在70～ 90℃烘干干燥，研磨后获得BiOBr。

(2)、溴空位BiO_1.1Br_0.8光催化材料的制备