[发明专利]一种处理压裂返排液中有机硼的超薄U-BiOBr/BiOI光催化剂的制备

说明书

本发明涉及一种处理压裂返排液中有机硼的超薄U‑BiOBr/BiOI光催化剂的制备。在搅拌条件下将含2mmol五水硝酸铋与含0.5mmol碘化钾溶于一定量的无水乙醇中，取5mlN‑甲基吡咯烷酮加入上述无水乙醇中，搅拌均匀，将35mL含0.5mmol十六烷基三甲基溴化铵的乙二醇溶液逐滴加入，滴加完成后，搅拌60min，将混合溶液转移至反应釜中并在烘箱中以160℃条件下反应16h，清洗并收集沉淀，将此沉淀在70℃的烘箱中干燥12h。得到的固体粉末即超薄U‑BiOBr/BiOI复合体光催化剂。所制备的催化剂对可见光的响应增强，具有更高的催化活性，特别是在去除压裂返排液中有机硼具有很高的活性，而且制备方法简单、条件温和，可应用于压裂返排液中有机硼的去除。

技术领域

本发明涉及一种催化剂，具体涉及一种用于光催化氧化聚合物的铋基超薄复合结构催化剂，特别涉及一种用于可见光下光催化氧化去除压裂液返排液中有机硼的可见光响应的超薄U-BiOBr/BiOI复合体光催化剂制备方法及其用途。

背景技术

目前，国内外针对油田增产过程中产生的具有高黏度、高COD、高含盐量特性的压裂返排液处理采用的主要方法有自然蒸发、冻融、过滤、臭氧氧化、化学絮凝、电絮凝、反渗透、蒸馏等。经过数十年的发展，很多新技术也得以应用，例如：Ecosphere臭氧处理、臭氧/超声波/电絮凝/反渗透复合、MI SWACO技术、Clean Wave技术、机械蒸汽再压缩技术也得以应用，但是这些技术主要对压裂返排液中的无机物进行处理，针对压裂返排液中大量的胍胶、有机硼、石油类、高分子聚合物及其他各种有机物添加剂，处理手段极其有限，并且由于压裂返排液对微生物具有抑制作用和毒性作用，如胍胶、交联剂等低分子聚合物难以水解被微生物利用，这就使得将压裂返排液进行最原始的生化系统处理不仅对其中的有机物没有产生降解的作用，反而会造成更大的伤害，因此，有必要针对压裂返排液中的聚合物降解进行研究，同时对于保障页岩气的正常生产和可持续发展具有重要意义。

光催化技术是20世纪后期发展起来的一种处理难降解有机污染物的新工艺，其特点是是利用光催化剂在光的作用下与难降解有机污染物发生催化作用。反应机理是当光子的能量大于禁带宽度的能量时，光能够激发半导体中的电子，将电子从价带激发到导带生成光生电子(具有还原性)，而价带中产生对应的光生空穴(具有氧化性)，电子和空穴分别扩散到半导体表面，在表面与有机污染物反应。该技术具有无选择性、氧化能力强、反应速度快、处理效率高，无二次污染等优点。上述特性使得光催化技术在处理页岩气返排液领域展示了极大的应用空间。而在光催化技术领域中，光催化剂的研制则是最为核心的技术之一，其光催化剂本身不参与化学反应，只提供反应界面，某些催化剂可能参与光诱导的电子过程。而卤氧化铋成为近年来光催化领域的新宠。

卤氧化铋作为一种新型的窄禁带半导体，由于其无毒、廉价、氧化还原能力强、化学性质稳定和抗光腐蚀等特性，在水体污染物降解、抗菌等方面得到了广泛的应用。但光子吸收效率和载流子分离效率是半导体光催化剂面临的二大核心问题。众多光催化剂改性方面的研究也都是围绕着这二点进行的。例如：掺杂、染料敏化、表面等离子体共振效应是为了提高光催化剂的光子吸收效率；共催化剂的使用是为了提高载流子分离效率；碳材料修饰、复合光催化剂构筑可同时提高光催化剂的光子吸收效率和载流子分离效率。然而这些方法大多需要借助其他化学试剂对光催化剂进行二次修饰。将二维晶体厚度超薄化可以同时提高其自身缺陷浓度和内电场强度，从而提高光催化剂自身的光子吸收效率和载流子分离效率，是提高催化剂的光催化性能的重要手段，可以从根本上解决光催化材料活化性能不高的局面，拓宽光催化的应用领域。