[发明专利]BiOCl/炭化鸡蛋膜复合可见光催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及BiOCl/炭化鸡蛋膜复合可见光催化剂的制备方法，包括如下步骤：S1、将鸡蛋膜烘干并剪碎；S2、将鸡蛋膜碎片煅烧，煅烧后研磨至颗粒，得到炭化鸡蛋膜；S3、向Bi(NO₃)₃固体中加入盐酸、去离子水和乙醇，再加入炭化鸡蛋膜，超声30～120min，搅拌30min，在搅拌过程中加入NaOH溶液，最后老化8～12h，过滤掉液体，在100℃温度下干燥12～15h，最后得到改性后的BiOCl/炭化鸡蛋膜催化剂，并将该催化剂应用于对含罗丹明B的染料废水、含盐酸四环素的抗生素废水和含有机污染物的工业废水的降解。本发明能减轻废弃物处理和环境污染的压力，变废为宝，并实现对工业废水的高效催化降解。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种BiOCl/炭化鸡蛋膜复合可见光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着工业的迅速发展，各类工业废水的排放量迅猛增长，导致水体环境和水资源污染问题日趋严峻，进而威胁人类的健康和安全。其中，废水中的有机污染物具有高毒性和化学稳定性、难以生物降解等特点，并且能够吸收并反射进入水中的阳光，干扰细菌等生物的生长，对生态环境造成非常严重的危害。如何高效处理工业废水中的有机物污染物已成为国内外环境保护技术领域中亟待解决的一个难题。光催化技术具有低成本、操作简单、反应条件温和、无二次污染等优点，是一种绿色环境友好型技术，在废水中有机污染物的降解方面展示了巨大潜力。然而，传统的光催化剂在可见光条件下对实际废水中有机污染物的降解效率还远不尽如人意，制备具有可见光催化活性的新型高效催化剂仍是目前研究者所致力于的目标。

近年来，氯氧化铋(BiOCl)作为新型光催化材料引起了研究者的极大兴趣，成为研究焦点。BiOCl是一种间接带隙半导体，具有高度各向异性的层状结构(即一层[Bi₂O₂]²⁺夹在两层[Cl₂]^2-晶体中)，这两个优势有助于光生电子空穴(e^--h⁺)对的有效分离，使之具有突出的光催化活性。研究发现，BiOCl对有机染料的降解活性优于TiO₂(P25，Degussa)，同时，BiOCl具备无毒、成本低等优点，因此在光催化领域备受关注。然而，BiOCl带隙在(E_g)在3.2～3.5eV之间，只能被紫外光激发。研究者尝试采用多种改性手段，如贵金属沉积、助催化剂负载、稀土离子掺杂、半导体复合构建异质结等，拓展其光响应范围，从而提高其太阳光利用率。然而，上述改性方法普遍存在成本高、制备过程复杂等缺点。因此，研究一种成本低廉，制备工艺简单，对环境无污染的新型可见光响应型BiOCl复合光催化材料具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出采用一步法制备具有可见光响应和高催化活性的碳量子点修饰BiOCl/炭化鸡蛋膜复合材料光催化剂的制备方法，并将其应用于对废水中污染物的降解。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

BiOCl/炭化鸡蛋膜复合可见光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1、将鸡蛋膜从鸡蛋壳中分离出来，并将鸡蛋膜清洗干净，烘干并剪碎，得到鸡蛋膜碎片，其中，烘干温度为40～60℃；

S2、将步骤S1中得到的鸡蛋膜碎片在氮气氛围下进行煅烧，煅烧条件为：以5℃/min的升温速度升温到450～550℃并恒温2h，得到黑色固体，研磨至颗粒，得到炭化鸡蛋膜，记作：CESM；

S3、向Bi(NO₃)₃固体中加入盐酸、去离子水和乙醇，再加入炭化鸡蛋膜，超声30～120min，搅拌30min，在搅拌过程中加入NaOH溶液，最后老化8～12h，过滤掉液体，在100℃温度下干燥12～15h，最后得到改性后的BiOCl/炭化鸡蛋膜催化剂。