[发明专利]一种碘氧化铋/碳化硼催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种碘氧化铋/碳化硼催化剂及其制备方法和应用，属于催化材料领域。本发明提供的催化剂，包括碘氧化铋与碳化硼的复合结构，控制碘氧化铋与碳化硼的物质的量之比为1:(0.855～85.5)，以使二者结合形成较多的半导体异质结，在对可见光进行响应时发生电子跃迁，通过所述异质结的连接，使得光生电子转移至BiOI一侧，空穴对转移至B₄C一侧，光生电子和空穴对被分离，降低了二者的复合率，从而增加催化反应体系中活性基团的数量，以提高催化活性以及对内分泌干扰物的降解率。将本发明提供的催化剂和硫酸盐氧化技术结合后，对水中的内分泌干扰物BPS的降解率可达95％，对BPA的降解率可达98％。

技术领域

本发明涉及催化材料领域，尤其涉及一种碘氧化铋/碳化硼催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着城市化进程的加快和工业化进程的推进，大量人工合成有机物应用于制造业，由此导致残留的人工合成有机物通过各种途径进入并暴露于环境中，从而诱发严重的水污染问题，进而严重危害人类健康。其中，内分泌干扰物(EndocrinedisruptingChemicals，ECDs)是指由于人类的生活和生产而释放到环境中，进入人体或动物体内，通过模仿或抑制人体或生物体内分泌系统的代谢活动，扰乱甚至会破坏人体或动物体原有内稳态，导致机体的生殖系统、免疫系统、神经系统等多方面产生异常效应，严重危害人和动物健康的一类外源性干扰内分泌的化学物质。

传统的水处理技术对内分泌干扰物的降解作用有限，成本高昂，并且多数内分泌干扰物对水处理技术中的微生物有毒害作用。目前，有效降解水体中的内分泌干扰物的化学方法是氧化法。其中，光催化氧化技术是一种环境友好型水处理技术，可直接利用太阳在温和的反应条件下实现对水体中有机污染物安全、高效的降解，但是，现有光催化氧化技术中使用的催化剂存在对内分泌干扰物降解效率低的技术问题，限制了其进一步的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碘氧化铋/碳化硼催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的碘氧化铋/碳化硼催化剂对可见光进行响应，发生电子跃迁后，光生电子和空穴的复合率较低，催化活性显著提高，能高效地降解水中内分泌干扰物。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种碘氧化铋/碳化硼催化剂，包括碘氧化铋与碳化硼，所述碘氧化铋与碳化硼结合处形成半导体异质结，所述碘氧化铋与碳化硼的物质的量之比为1:(0.855～85.5)。

本发明还提供了上述技术方案所述催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铋源、碳化硼和有机溶剂混合，得到混悬液；

(2)将碘源和溶剂混合，得到碘前驱体溶液；

(3)将所述步骤(1)得到的混悬液和所述步骤(2)中碘前驱体溶液混合，溶剂热反应得到碘氧化铋/碳化硼催化剂。

优选地，所述步骤(1)得到的混悬液中铋源的浓度为0.01～10mol/L。

优选地，所述步骤(1)中铋源包括五水硝酸铋、氯化铋、硫酸铋、氢氧化铋或碱式水杨酸铋。

优选地，所述步骤(2)中将铋源、碳化硼和有机溶剂的混合包括：向有机溶剂中加入铋源和碳化硼后，依次进行搅拌和超声。

优选地，所述步骤(1)中铋源与所述步骤(2)中碘源的物质的量之比为1:(0.1～10)

优选地，所述步骤(2)中碘源包括碘化钠或碘酸钾。

优选地，所述步骤(3)中混悬液和碘前驱体溶液的混合包括：向混悬液中滴加碘前驱体溶液，滴加完成后搅拌。

优选地，所述步骤(3)中溶剂热反应的温度为120～250℃，溶剂热反应的时间为12～36h。