[发明专利]一种可见光响应的BiOBr/CeVO4

说明书

本发明提供了一种可见光响应的BiOBr/CeVO₄异质结的制备方法及其应用。具体制备方法为：将硝酸铈Ce(NO₃)₃·6H₂O加入至有机溶剂中，磁力搅拌至溶解；将偏钒酸铵NH₄VO₃加入至蒸馏水中，磁力搅拌至溶解；上述溶液混合后，调节pH值，超声处理，得到CeVO₄前驱体；将硝酸铋Bi(NO₃)₃·5H₂O和KBr加入至蒸馏水中，磁力搅拌溶解后，调节pH值，室温超声处理，得BiOBr前驱体；将CeVO₄前驱体和BiOBr前驱体倒入水热反应釜中，在100～200℃下反应2～10h；冷却室温后，样品经过离心、洗涤、干燥和焙烧，即得到BiOBr/CeVO₄异质结。此催化剂在可见光照射下，实现目标污染物左氧氟沙星完全降解。该方法合成路线简单易控，形貌重现性好，适用于工业大批量生产的需求。

技术领域

本发明涉及一种可见光响应的BiOBr/CeVO₄异质结的制备方法及其应用，属于环境化工光催化水处理技术领域，特别涉及可见光处理抗生素污染废水。

背景技术

左氧氟沙星是第三代氟喹诺酮类广谱抗菌药，在低剂量添加时可以促进畜禽的生长，而高剂量使用时又可以用来治疗疾病，因此成为生产量和畜禽养殖业使用量较大的抗生素。然而，左氧氟沙星进入到动物体内后，绝大部分以原药或代谢产物进入水体，给水体严重的污染。因此，如何高效消除抗生素以提高水环境质量已引起许多国家的关注。抗生素废水成本复杂、COD_Cr浓度高、生物降解难、污染性强等特点，一直是废水处理中的难题。抗生素废水处理方法包括吸附法、膜分离法、光催化氧化法、电化学氧化法、超声波降解法等。其中，光催化氧化法以清洁的太阳能为能源，可以将污染物彻底降解，因此受到广泛关注。半导体是光催化剂的一个重要范畴，广泛应用在太阳能转化和环境净化方面，例如利用太阳能分解水制氢以及降解有机污染物。目前，研究和应用最为广泛的光催化剂是TiO₂，但此催化剂只对约占4％太阳光中的紫外光有响应，而对约占43％可见光没有响应。为了更好的利用太阳能中的可见光，方法之一是研发出新型的具有可见光相应的光催化材料。

近年来，铋基光催化剂受到广泛关注，如BiVO₄、BiOX(X＝Cl、Br、I)、Bi₂WO₆和Bi₂MoO₆，其中BiOBr具有层状结构从而表现出优异的催化性能。然而，纯BiOBr光生电子空穴分离效率较低，导致其光催化抗生素效率较低。为了强化BiOBr的光催化活性，研究者已经做了大量的工作，如控制其粒子形貌、离子掺杂、贵金属修饰以及形成异质结。在这些方法中，异质结的形成可以有效地提高电子空穴的分离效率。因此，本专利通过将BiOBr与CeVO₄半导体材料复合，制备异质结，降低BiOBr光生电子空穴复合率及提高其光催化活性。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种简单、易于操作、催化活性高的BiOBr/CeVO₄异质结的制备工艺。

本发明为实现此目的，本发明一方面提供一种CeVO₄/BiVO₄异质结，所述异质结的微观形貌是由部分BiOBr纳米粒子以覆盖的方式包裹在CeVO₄微米球表面，所述 CeVO₄微米球直径约为1μm，所述BiOBr纳米粒子呈现中间粗两端尖的形貌特征，长度约为0.3-0.9μm。

作为优选的技术方案，所述催化剂的禁带宽度为2.17eV，吸收边带为571nm，具有可见光响应。

另一方面本发明提供上述BiOBr/CeVO₄异质结的制备方法，采用超声水热法，包括以下步骤：