[发明专利]一种具有高催化降解活性的Fe

说明书

一种具有高催化降解活性的Fe₂O₃/BiOCl复合光催化剂及其制备方法与应用，属于纳米材料光催化技术领域。针对目前降解染料的催化剂制备工艺复杂，成本高等问题，本发明以硝酸铋为铋源，氯化铁既作为氯源也作为铁源，在水热条件下一步制备Fe₂O₃/BiOCl纳米复合光催化剂，催化剂中Fe₂O₃与BiOCl的摩尔比为1‑3:1；Fe₂O₃为纳米颗粒结构，BiOCl为正方形纳米片结构，Fe₂O₃纳米颗粒负载在BiOCl纳米片上。与纯相BiOCl相比，本发明制备的Fe₂O₃/BiOCl复合光催化剂具有更高的催化活性，且制备方法简单，反应时间短，无需添加表面活性剂，本发明可用于工业化放大生产。

技术领域

本发明属于纳米材料光催化技术领域，具体涉及一种具有高催化降解活性的Fe₂O₃/BiOCl复合光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

当前，水和土壤的环境污染比以往任何时候都受到人们的关注。特别是在纺织行业，有毒有机染料的释放已经成为一个严重的环境问题。由于合成染料的化学结构高度稳定，不能采用吸附、化学混凝、萃取、膜分离等传统处理方法进行降解。因此，纺织工业排放的废水不能满足更严格的国际环境标准。近年来，光催化技术作为一种利用太阳能高效分解有机染料的绿色技术受到了广泛关注。然而，如何开发低成本、高效率、可应用于实际的光催化剂仍然是一个重大的挑战。

近年来，BiOCl作为一种高效、廉价的光催化剂在降解有机污染物方面得到了广泛的研究。BiOCl的层状结构有利于光电子与空穴的分离，具有较高的活性。但BiOCl由于其宽频带隙(3.19-3.60eV)，只能吸收紫外线。到目前为止，人们已经通过将BiOCl与其他半导体进行复合来提高其光催化活性，如BiOI/BiOCl、Ag/AgCl/BiOCl、BiOCl/Ag₃PO₄等。然而，使用BiOI、Ag、AgCl和Ag₃PO₄修饰的BiOCl异质结价格昂贵，限制了其实际应用。此外，这些异质结的一些制备方法是繁琐的，例如，需要有毒溶剂、昂贵的表面活性剂或精细控制的pH值。

综上，BiOCl基纳米复合材料虽具有较高降解活性，但制备复杂、成本高等原因限制了其工业应用。因此，需要一种简单、经济、环保的方法来制备BiOCl基异质结。

发明内容

针对目前降解染料的催化剂制备工艺复杂，成本高等问题，本发明提供了一种具有高催化降解活性的Fe₂O₃/BiOCl复合光催化剂，所述Fe₂O₃/BiOCl复合光催化剂中Fe₂O₃与BiOCl的摩尔比为1-3:1。

进一步地限定，所述Fe₂O₃为纳米颗粒结构，粒径为10-50nm；BiOCl为正方形纳米片结构，边长为200-600nnm，厚度为10-50nm；Fe₂O₃纳米颗粒负载在BiOCl纳米片上。

本发明还提供了上述具有高催化降解活性的Fe₂O₃/BiOCl复合光催化剂的制备方法，步骤如下：将五水合硝酸铋溶于有机醇中，搅拌至全部溶解，向其中滴加三氯化铁水溶液，搅拌1-2h，得到混合溶液；然后将混合溶液转移至具有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在140-200℃反应8-24h，反应结束后，依次经过滤、洗涤和干燥即得到Fe₂O₃/BiOCl复合光催化剂。

进一步限定，所述有机醇为甲醇，乙醇，丙醇，异丙醇和乙二醇中的一种或多种的混合物。