[发明专利]一种高效降解全氟化合物的BiOI1-x

说明书

本发明公布了一种BiOI_1‑xF_x固溶体光催化材料的制备方法，涉及光催化技术领域。具体步骤如下：将适量Bi(NO₃)₃·5H₂O及不同比例的KI和NaF分别溶于乙二醇中，超声混匀，将溶液转移至高压反应釜内加热反应，冷却后清洗烘干，得到BiOI_1‑xF_x粉末。本发明制备的BiOI_1‑xF_x固溶体光催化材料对全氟化合物的降解都优于BiOI，其中BiOI_1‑xF_x(x＝0.2)固溶体材料降解效果最好，对40ppm的PFOA降解率可达到100％，降解效果明显优于BiOI和BiOF。同时BiOI_1‑xF_x固溶体光催化材料工艺简单，生产效率高，可用于大规模生产。

技术领域：

本发明涉及光催化技术领域，具体涉及BiOI_1-xF_x固溶体光催化材料的制备方法及降解难降解有机污染 物全氟辛酸(PFOA)的应用研究。

背景技术：

近年来，随着全球经济的快速发展，污染物大量排放到环境中，造成的环境污染以及人体健康问题已 成为社会迫切需要解决的问题。其中，以全氟辛酸(PFOA)为代表的全氟化合物(PFCs)，是一类人工合 成的氟化工产品，伴随其在工业、消费产品(例如不粘锅)等方面的广泛应用，他们释放到环境中，并可 通过生物链累积，对人类健康造成危害。由于PFCs具有高键能的C-F键，热稳定性及化学稳定性高，能 持久存在于环境中，传统的水处理工艺根本无法有效地将其去除。因此，如何寻找高效去除PFCs的技术 已经成为当前环境研究领域亟待解决的问题之一。本专利尝试制备一种可有效地降解PFCs的光催化材料 及配套技术，为有效地去除废水中的PFCs提供材料和技术支持。

近年来研究发现，卤氧化铋(BiOX，X＝F、Cl、Br、I)因其独特的晶体结构，表现出优良的可见光 催化活性，用于污染物去除的应用前景较好。BiOX晶体由[Bi₂O₂]²⁺穿插在双层卤素原子中形成独特的层状 结构，形成内部静电场，可有效促进光生电子-空穴对的迁移和分离；在BiOX中，相对于BiOCl与BiOBr， BiOI具有最窄的禁带宽度(1.8cV)，催化活性更具有优越性。但是，目前一般的BiOI光催化材料，其光 电转化性能仍不能满足催化降解PFCs等难降解污染物的要求。因此，需要对BiOI催化剂进行改性，使其 具有更匹配的带隙结构，更有效地提高电子-空穴对的分离，极大提高其催化活性。目前，通过离子掺杂方 式来实现光催化剂改性是普遍采用的手段。离子掺杂半导体可引入相应的晶格缺陷或改变其结晶度，从而 提高光生电子-空穴对的分离效率或改变半导体的光吸收性能。其中，同族元素的掺杂形成的固溶体具有元 素电子结构接近，排异性小，带隙连续可调等优点。目前Br、Cl同族元素掺杂BiOI的固溶体已经被成功 合成，如BiOI_1-xCl_x、BiOI_1-xBr_x，但F元素掺杂BiOI的固溶体材料尚未见报道。F元素原子半径小，可能 更容易进入BiOI的晶格中，改变BiOI的晶格结构，改变价带导带位置，降低带隙宽度，增加比表面积， 增强光量子响应性以及提高光生电子-空穴对有效分离效率。在本案中，通过同族F掺杂，成功制备了 BiOI_1-xF_x固溶体，降解实验表明BiOI_1-xF_x固溶体光催化性得到较大提高，可见光照射下产生的活性氧物种， 可将典型全氟化合物PFOA的碳碳键打断，实现PFOA的有效降解。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种BiOI_1-xF_x固溶体材料及其制备方法，并将这种材料应用于全氟化合物 PFOA的去除。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，其特征在于具体步骤为：