[发明专利]强化{010}晶面钒酸铋与纳米片状氧化锌复合光催化剂的制备与应用

说明书

本发明涉及一种强化{010}晶面钒酸铋与纳米片状氧化锌复合光催化剂的制备与应用，采用三氯化钛作为结构改性剂，在一定pH条件下对钒酸铋进行水热改性，以晶面改性后的钒酸铋为基底，用水热法在其上原位负载氧化锌前驱体，灼烧后得到最终的复合催化剂。本发明采用简易、低成本的方法合成了一种高效、低毒、稳定、可循环利用的光催化剂。

技术领域

本发明涉及有机污染物降解领域，具体涉及一种强化{010}晶面钒酸铋与纳米片状氧化锌复合光催化剂的制备与应用。

背景技术

药品及个人护理品(PPCPs)作为水体中常见的微污染物，已经引起了社会各界的广泛关注。它们通常很难通过污水处理厂的常规处理方法完全去除，而一旦进入水环境，对水生动植物乃至人类自身都有潜在危害。四环素作为一种水体中常见的PPCPs，大规模出现于养殖废水、药厂废水中，研究对其去除具有重要的意义。

光催化法是一种高级氧化技术。水溶液中的光催化剂在光照条件下激发出光生电子与空穴，这些光生载流子与水分子以及水溶液中的溶解氧反应，生成多种活性氧物种(ROS)。这些活性氧物种具有很强的氧化能力，对于水体中的还原性物质比如有机污染物有很好的降解能力。因此，光催化作为一种应对复杂有机物的有效去除方法，在过去几十年内，研究人员对其进行了广泛且深入的研究。

钒酸铋(BiVO₄)是一种窄带隙光催化剂，其中的单斜晶型带隙仅为2.4eV，具有对可见光响应性强、无毒、应用广泛的特点。钒酸铋的光生电子与空穴复合速率很快，因此它很少作为单一催化剂使用。目前大多数研究致力于用贵金属或量子点修饰钒酸铋上，使光生电子能够向贵金属或量子点转移，以达到分离光生电子和空穴的目的。专利201710142533.7公开了一种银和磷杂化石墨相氮化碳纳米片共同修饰的钒酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用，该复合光催化剂包括钒酸铋颗粒，钒酸铋颗粒修饰在磷杂化石墨相氮化碳纳米片表面形成PCNS/BiVO4，PCNS/BiVO4表面修饰有单质银。专利201910339558.5提供了一种钒酸铋/铬卟啉/石墨烯量子点二维复合Z型光催化材料、制备方法及应用。所述光催化材料以功能化的石墨烯量子点为模板复合钒酸铋纳米片,然后将具有二维平面结构的铬卟啉类配合物(CrPyCl)与钒酸铋纳米片结合，CrPyCl均匀而紧密地分布在钒酸铋纳米片表面，以GOD为电子传递物，构筑了具有Z型光催化作用机制的二维复合材料。Cai等(Hydrothermal-photoreduction synthesis of novel Ag@AgBr/BiVO4plasmonic heterojunction photocatalysts with enhanced activity underwhite light emitting diode(wLED)irradiation，Journal of Materials Science:Materials in Electronics，2018)利用水热-光沉积法在钒酸铋和溴化银异质结表面包裹单质银，合成具有等离子体光催化效果的催化剂，显著增强了该催化剂对可见光的吸收和对罗丹明B的降解效率。