[发明专利]一种用于光催化降解有机物的类海绵材料及其应用

说明书

本发明涉及一种用于光催化降解有机物的类海绵材料，采用包括如下步骤的方法制备而成：(1)将含铋化合物以及含铜化合物在水中充分混合，加入无机碱至絮凝，充分搅拌后再加入硫脲以及表面活性剂，得混合溶液；(2)将所述混合溶液进行水热反应，洗涤、干燥，得铋系氧化物；(3)将所述铋系氧化物与硝酸银在水中混合，进行还原反应，洗涤、干燥；(4)将所得产物与纤维素混合，置于冰水浴中超声，再进行冷冻干燥，即得。本发明提供的类海绵材料制备工艺简单，参数易于控制，且性能稳定，在可见光区域对有机物、尤其是有机染料和有机污染物具有非常优秀降的解能力，是一类极具开发潜力而且市场前景广阔的环保净化材料。

技术领域

本发明涉及光催化降解有机物领域，具体涉及一种用于光催化降解有机物的类海绵材料。

背景技术

环境污染是二十一世纪人们面临的重要问题，人们在享受高速发展的科技所带来的福利的同时，必须面对日益恶化的环境问题。很多环境污染已经严重威胁到人们的身体健康，甚至进一步造成人们的死亡。利用太阳能降解一些有危害的有机物成为一种清洁，简易的，具有很大潜力的手段。常用的光催化剂有TiO₂纳米颗粒等，然而其材料本身的禁带宽度，限制了其只能吸收太阳能光谱中紫外光谱波段从而导致其本身的应用的局限性。同时纳米颗粒难以回收再利用,甚至容易成为二次污染物影响人们的身体健康。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种在可见光区域可以高效可降解有机物的类海绵材料。该材料是由特定的铋系氧化物与银及纤维素复合的类海绵材料，其在可见光区域对有机物有较高的催化分解能力，能够有效的用于各种场合的有机物净化。

具体而言，本发明提供的用于光催化降解有机物的类海绵材料采用包括如下步骤的方法制备而成：

(1)将含铋化合物以及含铜化合物在水中充分混合，加入无机碱至絮凝，充分搅拌后再加入硫脲以及表面活性剂，充分混合，得混合溶液；

其中，所述含铋化合物为铋的氧化物或含氧酸盐，所述含铜化合物为铜的氧化物或含氧酸盐；

(2)将所述混合溶液进行水热反应，对反应产物进行洗涤、干燥，得铋系氧化物；

(3)将所述铋系氧化物与硝酸银在水中混合，加入还原剂进行还原反应，对反应产物进行洗涤、干燥；

(4)将步骤(3)所得产物与纤维素混合，置于冰水浴中超声，再进行冷冻干燥，即得。

本发明步骤(1)采用特定的顺序加入特定的反应原料，可以确保各原料之间以理想的方式充分结合，确保所得产物具有良好的物理形态以及催化活性。其中，所述含铋化合物为铋的氧化物或含氧酸盐，优选为硝酸铋；所述含铜化合物为铜的氧化物或含氧酸盐，优选为硝酸铜。为了确保各元素之间更好地发挥协同作用，本发明优选所述含铋化合物、含铜化合物以及硫尿的质量比为2～3：2～3：0.5～1.5。

为了促进反应的充分进行，并确保所得产物具有预期的形态，本发明优选在反应体系中加入无机碱(优选为氢氧化钠)以及表面活性剂(优选为十六烷基三甲基溴化铵，CTAB)。所无机碱的加入量与所述含铋化合物的质量之比优选为1～2：2～3；所表面活性剂的加入量与所述含铋化合物的质量比优选为0.1～0.3：2～3。

本发明步骤(2)所述水热反应为本领域的常规方法。为了确保本发明采用的特定原料能够充分反应，所述水热反应优选在170℃～190℃进行；进一步优选地，所述水热反应在175℃～185℃下进行10h～15h。所述洗涤和干燥均为本领域常规操作，本发明不做特殊限定。

步骤(2)所得铋系氧化物为层状粉末。层状粉末形式的铋系氧化物具有较大的比表面积，与银复合后形成的复合材料具有较高的催化效率，可以实现对有机物的高效降解。