[发明专利]一种BiOBr/ZnO异质结型复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种BiOBr/ZnO异质结型复合光催化剂及其制备方法，属于光催化剂领域，解决了单独采用ZnO做光催化剂存在的光催化反应量子效率偏低的问题。本发明光催化剂，其特征在于：由BiOBr和ZnO两种催化剂组成，其中，BiOBr的含量为2wt%、4wt%、8wt%、16wt%或32wt%，余量为ZnO。制备方法：乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液混合，制备氢氧化锌；将Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到去离子水中搅拌，依次向该溶液中加入Zn(OH)₂和聚乙二醇‑6000搅拌，再依次加入KBr和去离子水搅拌，加热反应。本发明光催化剂提高了光催化活性，制备方法简单，成本低。

技术领域

本发明属于光催化剂领域，具体涉及一种BiOBr/ZnO异质结型复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

半导体光催化氧化技术已成为治理环境污染和太阳能转化领域非常活跃的一个研究方向，目前国内外对有机污染物的处理大多采用生物、物理及化学等方法，其中生物方法一般以微生物为降解媒介，稀释生化法是国内普遍采用的生物方法，其缺点是稀释倍数高、性能不稳定及会产生二次污染等；物理法大多是比较传统的方法，只能处理表面污染；化学法有一定的降解，但费用成本较高，且除污不彻底，而半导体光催化则能将污染物直接或间接地完全降解为H₂O、CO₂等小分子。因此光催化氧化技术具有高效、节能、无毒、污染物降解彻底和无二次污染等优点。

ZnO是一种具有光催化性能的半导体材料，室温下，它的禁带宽度为3.2eV，可吸收波长小于380 nm的紫外光，激发价态中的电子，产生光生电子和空穴，进而生成具有强氧化能力的活性基团，降解矿化有机污染物。实验中单独采用ZnO做光催化剂时存在两大缺陷：一是纯ZnO的光生电子和空穴复合率高，光催化反应量子效率偏低；二是ZnO在光催化过程中还容易产生光腐蚀现象，使其稳定性下降。这两个因素极大地制约了ZnO作为光催化剂的运用。

发明内容

本发明的目的是提供一种BiOBr/ZnO异质结型复合光催化剂，以解决单独采用ZnO做光催化剂存在的光催化反应量子效率偏低的问题。

本发明的另一目的是提供一种BiOBr/ZnO异质结型复合光催化剂的制备方法。

本发明的技术方案是：一种BiOBr/ZnO异质结型复合光催化剂，由BiOBr和ZnO两种催化剂组成，其中，BiOBr的含量为2wt%、4wt%、8wt%、16wt%或32wt%，余量为ZnO。

作为本发明的进一步改进，BiOBr的质量分数为16wt%。当复合BiOBr含量为16wt%时，BiOBr/ZnO的光催化活性最高，同时明显增强了ZnO的光催化稳定性。

一种BiOBr/ZnO异质结型复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

A、制备氢氧化锌：乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液混合，磁力搅拌反应，抽滤并洗涤，放入干燥箱干燥，得到氢氧化锌粉末；

B、制备BiOBr/ZnO：按照权利要求1中BiOBr和ZnO的比例，称取Bi(NO₃)₃·5H₂O）和Zn(OH)₂，将Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到去离子水中搅拌15～60min，依次向该溶液中加入Zn(OH)₂和聚乙二醇-6000搅拌15～60 min，再依次加入KBr和去离子水，搅拌15～60 min，将该溶液转移到反应釜中，密封后温度控制在120～200℃下反应4～12h，反应后对产物进行抽滤，并依次用无水乙醇和去离子水滤洗，将沉淀物放置到干燥箱中干燥，得到BiOBr/ZnO异质结型复合光催化剂。

作为本发明的进一步改进，在步骤A中，磁力搅拌反应时间为15～60min。