[发明专利]一种BiOBr/COF复合光催化剂的制备方法及应用

说明书

一种BiOBr/COF复合光催化剂的制备方法及应用，属于复合光催化剂制备及应用技术领域。首先，以对苯二硼酸为原料，以二氧六环和均三甲苯为溶剂，采用溶剂热法合成COF；然后，以五水合硝酸铋和溴化钾为原料，以乙二醇甲醚为溶剂，采用原位溶剂热法，在COF基体上沉积纳米BiOBr颗粒，制得BiOBr/COF复合光催化剂材料。本发明选择COF作为BiOBr的载体，可以改善BiOBr粒子的分散性，增大比表面积，增加光催化反应的活性中心，最终提高光催化性能。本发明制备的复合光催化剂表现出较好的稳定性，对多种常见有机染料均具有较强的光催化降解效果，重复使用4次，降解率仍然达到80％以上。

技术领域

本发明属于复合光催化剂制备及应用技术领域，特别是涉及一种BiOBr/COF复合光催化剂的制备方法及应用。

背景技术

有机染料废水具有色度高、COD高、化学稳定性高等特点，传统的微生物降解工艺难以处理。光催化降解法具有操作简单、效率高、节能(可利用太阳能)、降解彻底(产物主要是CO₂和H₂O)等优点，是近年来发展起来的一种有前途的有机废水处理技术，受到广泛关注。

BiOBr是一种四方相、可见光响应的半导体光催化剂。在光照下，BiOBr产生电子-空穴对，与O₂和H₂O反应生成强氧化性物种·O₂^-和·OH，然后氧化分解有机污染物。然而，纯BiOBr制备的光生电子-空穴对的复合率较高，且BiOBr纳米颗粒易团聚，降低其比表面积和催化活性。

共价有机骨架(COF)是一种高度有序的多孔高分子材料，由不同单体间的共价键合形成。COF具有结晶性好、比表面积大、密度低、易于功能化等特点，是一种良好的催化剂载体。

而如何利用共价有机骨架(COF)承载BiOBr以制备一种性能优越的光催化剂，目前未见相关文献报道。

发明内容

本发明的目的是提出一种BiOBr/COF复合光催化剂的制备方法及应用，以克服现有技术上的缺陷。

为实现该目的，本发明采用了以下技术方案：一种BiOBr/COF复合光催化剂的制备方法，首先，以对苯二硼酸为原料，以二氧六环和均三甲苯为溶剂，采用溶剂热法合成COF；然后，以Bi(NO₃)₃·5H₂O和KBr为原料，以乙二醇甲醚为溶剂，采用原位溶剂热法，在COF基体上沉积纳米BiOBr颗粒，制得BiOBr/COF复合光催化剂材料。

作为本发明的优选技术方案：

COF的制备步骤为：称取0.5g对苯二硼酸，加入20mL二氧六环和20mL均三甲苯，充分搅拌2h；将混合溶液置于50mL高压反应釜中，按5℃/min，从室温升至120℃，保温24h；自然冷却到室温；用丙酮洗涤多次，50℃真空干燥4h，得到COF白色粉末。

BiOBr/COF复合光催化剂的制备步骤为：称取0.238g的KBr，溶于40mL乙二醇甲醚中，得A液；称取0.4g的COF和0.970g的Bi(NO₃)₃·5H₂O，加入40mL乙二醇甲醚中，超声30min，得B液；在不断搅拌情况下，将A液逐滴滴加到B液中，超声30min，搅拌2h；将混合液转移至100mL高压反应釜内，按5℃/min，从室温升至140℃，保温14h；自然冷却到室温，用乙醇和丙酮交替洗涤多次，50℃真空干燥4h，得到BiOBr/COF复合光催化剂。

本发明的有益效果主要表现在：

1)、本发明选择COF作为BiOBr的载体，可以改善BiOBr粒子的分散性，增大比表面积，增加光催化反应的活性中心，最终提高光催化性能。同时，COF可以对光催化剂进行固定化，不至于随着被处理液流失，有利于光催化剂的回收、循环使用。