[发明专利]一种磁性复合多铋可见光催化剂Bi24

说明书

本发明涉及一种磁性复合多铋可见光催化剂Bi₂₄O₃₁Br₁₀‑SrFe₁₂O₁₉的制备方法，属于无机催化材料领域。本发明采用水热法，先制备了磁性SrFe₁₂O₁₉基质，再制备了磁性复合多铋可见光催化剂Bi₂₄O₃₁Br₁₀‑SrFe₁₂O₁₉。磁性复合多铋可见光催化剂Bi₂₄O₃₁Br₁₀‑SrFe₁₂O₁₉晶形良好，具有较好的磁性能。在模拟太阳光的氙灯照射下，制备的复合磁性光催化剂0.05g，降解100mL浓度为20mg/L的罗丹明B溶液，40min内完全降解；催化剂的平均回收率为87％，5次回收后的催化剂在相同的条件下光催化降解罗丹明B，0.5h的降解率仍达到90％。本发明的制备方法简单，用时短，所用设备少，生产成本低。

技术领域

本发明涉及一种磁性复合多铋可见光催化剂Bi₂₄O₃₁Br₁₀-SrFe₁₂O₁₉的制备方法，属于无机材料技术领域。

背景技术

随着全球经济发展，能源消耗呈现快速增长之势，人口与资源的矛盾越来越尖锐，环保问题成为经济和社会发展的重要制约因素之一。近年来，光催化剂在水污染处理研究领域受到了广泛的关注，其中包括氧化铋、铋酸盐及卤氧化铋在内的铋系光催化剂因其独特的层状结构、较好的吸光性和安全无毒等特点而成为光催化材料领域研究的热点，但卤氧化铋存在对可见光利用率低、空穴与电子的复合较快及导带位置太正等弊端，使其在环境和能源等领域中的应用受到了限制。作为一种新型铋系催化剂，多铋Bi₂₄O₃₁Br₁₀的导带宽度适中，化合物中Bi的含量增加能有效改善导带位置，利于产生更多的超氧自由基，抑制光生电子与空穴的复合，可提高其光催化活性。考虑到在光催化降解有机废水的过程中，特别是大规模处理废水通常存在催化剂回收难的问题。为了防止光催化剂回收不彻底而产生二次污染，并降低使用成本，将光催化剂赋磁，便于分离回收和再利用是十分必要的。

锶铁氧体SrFe₁₂O₁₉不仅具有良好的磁性能，而且对光催化产生协同效应；多铋复合在磁性锶铁氧体上，既提高光催化活性，有利于催化剂的回收，也可避免造成二次污染。目前，多铋与磁性物质复合的研究报道不多。其它的磁性光催化剂，如中国专利CN103480384A公开了制备SrFe₁₂O₁₉/BiVO₄的方法，该方法存在以下不足：(1)制备的复合催化剂光催化降解亚甲基蓝的降解效率较低，5h降解率仅为93％；(2)制备的复合催化剂循环稳定性较差，复合催化剂连续使用5次时，5h对亚甲基蓝的降解率仅为60％。研究者开展了复合多铋化合物光催化活性的研究，如中国专利CN104722317A公开了Bi₁₂O₁₇Br₂-Bi₂₄O₃₁Br₁₀的制备方法，但该方法存在以下不足：(1)先用水热法合成溴氧化铋-草酸铋，再经过煅烧生成 Bi₁₂O₁₇Br₂-Bi₂₄O₃₁Br₁₀的水热-焙烧二步法合成复合光催化剂，过程耗时，能耗高；(2)没有给出催化剂的回收方法和回收率；(3)对染料废水的降解性能不高，合成的复合催化剂催化降解10mg/L罗丹明B溶液时，2h尚未降解完全。

发明内容