[发明专利]一种固载型铜钇共掺杂铁酸铋光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种固载型铜钇共掺杂铁酸铋光催化剂及其制备方法和应用。所述光催化剂的化学式为Bi_1‑xY_xFe_1‑yCu_yO₃，其中0x≤0.1，0y≤0.1。本发明将可溶性铁盐化合物、可溶性铋盐化合物、可溶性铜盐化合物及可溶性钇盐化合物制备形成溶胶，通过水热的方法使铜钇共同掺杂入铁酸铋中，并覆盖在载体上而得到均一性好、催化活性高的固载型光催化剂材料。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；载体可以选择有多孔洞、比表面积大、吸附能力强的材料，增加光催化反应位点，提高了光催化效率。且本发明制备工艺简单，重复性好。

技术领域

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

背景技术

随着现代社会的发展，环境问题变得日益严峻。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仍存在一些难题。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，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并利用其开发一种稳定、高效的固定化光催化剂及其应用是相关技术亟待于克服的难点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足和缺点，提供一种固载型铜钇共掺杂铁酸铋光催化剂。本发明采用多孔、比表面积大、吸附能力强、化学性质稳定的材料为载体，并进行反应，制备得到固载型铜钇共掺杂铁酸铋光催化剂。所述固载型铜钇共掺杂铁酸铋光催化剂在废除处理过程中不仅催化效果好，稳定性好，且易回收。

本发明的另一目的在于提供所述固载型铜钇共掺杂铁酸铋光催化剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供所述固载型铜钇共掺杂铁酸铋光催化剂在降解废水中的应用。

本发明的上述目的是通过以下方案予以实现的：

一种固载型铜钇共掺杂铁酸铋光催化剂，所述光催化剂的化学式为Bi_1-xY_xFe_1-yCu_yO₃，其中0x≤0.1，0y≤0.1。

优选地，所述0x≤0.1，0y≤0.05。当x和y的取值在此范围内时，所述固载型铜钇共掺杂铁酸铋光催化剂不仅稳定性高、便于回收，其催化效率和效果更优，明显高于未掺杂铜和钇的固载铁酸铋光催化剂。

本发明同时还保护所述固载型铜钇共掺杂铁酸铋光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1. 载体在稀酸性溶液中浸泡后，洗净、烘干、煅烧，冷却后备用；

S2. 配置乙醇和冰醋酸的无水混合液两份，其中一份溶解可溶性铁盐化合物和可溶性铜盐化合物，制得溶液A；另一份溶解可溶性铋盐化合物和可溶性含钇盐化合物，制得溶液B；

S3. 将溶液A滴加到溶液B中得到溶液C，然后溶液C中滴加碱性溶液，形成溶胶；

S4. 将步骤S1中的载体浸泡在溶胶中并加热至160～220℃进行反应，待反应结束后洗涤、干燥，即可得到固载型铜钇共掺杂铁酸铋光催化剂。