[发明专利]一种S掺杂BiOBr纳米光催化剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种S掺杂BiOBr纳米光催化剂及其制备和应用，该催化剂为二维纳米片状光催化剂，制备步骤如下：1)将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于乙二醇中，超声至溶解，得到溶液Ⅰ；2)将NaBr和硫脲溶于超纯水中，搅拌至溶解，得到溶液Ⅱ；3)将溶液Ⅰ和溶液Ⅱ混合后恒温反应，得到沉淀；4)将沉淀离心、洗涤、烘干得到粉末，即S掺杂BiOBr纳米光催化剂。本发明得到的光催化剂通过元素掺杂，调整BiOBr的能带结构，增大可吸收的光的波长范围，提高对可见光的利用率，在可见光的照射下对于双酚A具有较高的光催化降解性能，在180min的可见光照射下对双酚A的降解率超过90％。

技术领域

本发明涉及一种S掺杂BiOBr纳米光催化剂及其制备和应用，属于纳米材料技术领域。

背景技术

溴氧化铋(BiOBr)具有[Bi₂O₂]²⁺层和[Cl₂]^2-层交替的四方晶系晶体结构，内电场诱导产生偶极矩，使载流子分离效率高，因此是一种理想的光催化剂材料。然而，在实际应用中，BiOBr禁带宽度约为2.7eV，对可见光响应较弱，这就限制了其对太阳能的吸收与利用，因此需要对BiOBr进行改性，以提高BiOBr对可见光的利用效率。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种S掺杂BiOBr纳米光催化剂及其制备和应用，通过元素掺杂，调整BiOBr的能带结构，增大可吸收的光的波长范围，提高对可见光的利用率，解决了上述BiOBr在光催化降解有机物污染物存在的可见光利用率低的问题。

技术方案：本发明提供了一种S掺杂BiOBr纳米光催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于乙二醇中，超声至溶解，得到溶液Ⅰ；

2)将NaBr和硫脲溶于超纯水中，搅拌至溶解，得到溶液Ⅱ；

3)将溶液Ⅰ和溶液Ⅱ混合后恒温反应，得到沉淀；

4)将沉淀离心、洗涤、烘干得到粉末，即S掺杂BiOBr纳米光催化剂。

其中：

步骤1)所述的Bi(NO₃)₃·5H₂O与乙二醇的摩尔体积比为2mmol：5～10mL，步骤1)所述的超声时长为5～10min。

所述的Bi(NO₃)₃·5H₂O、NaBr和硫脲的物质的量比为1:1～2:0.05～0.5。

步骤3)所述将溶液Ⅰ和溶液Ⅱ混合后恒温反应中，混合过程为在搅拌速度为300～500rpm条件下搅拌5～10min，恒温反应条件为140～180℃恒温反应4～24h。

步骤4)所述将沉淀离心、洗涤、烘干得到粉末中，是指在转速6000～8000rpm条件下离心3～5min，之后分别用超纯水和无水乙醇各清洗3～5遍，最后在80～100℃，下干燥6～10h，得到粉末。

本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的S掺杂BiOBr纳米光催化剂，该催化剂为二维纳米片状光催化剂，其平面尺寸为100～300nm，厚度为10～20nm。

本发明还提供了一种上述S掺杂BiOBr纳米光催化剂的应用，该催化剂应用于光降解水中污染物双酚A。

优选的，所述的光降解水中污染物双酚A采用500W氙灯，配420nm滤波片作为光源进行降解，双酚A的浓度为10mg/L。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：