[发明专利]一种超薄Bi4

说明书

本发明公开了一种超薄Bi₄O₅I₂纳米片催化剂及其制备方法与应用。该超薄Bi₄O₅I₂纳米片催化剂通过简易的室温共结晶法制备，包括如下制备步骤：(1)在水中加入氨水，搅拌，得到溶液A；(2)将一定量的碘化钾或碘化钠加入到上述溶液A，搅拌一段时间，得到溶液B；(3)将铋盐溶于稀醋酸溶液，并逐滴加入溶液B中，搅拌过夜，得到悬浊液C；(4)悬浊液C经离心、水洗、干燥后即可得到所述催化剂。本发明在中性室温可见光照条件下对难降解有毒有害有机污染物就具有很高的去除效率及光稳定性，且具有很好的固液分离效果。

技术领域

本发明属于水处理功能材料领域，具体涉及一种超薄Bi₄O₅I₂纳米片催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，新兴污染物不断出现，包括医药品和个人护理品、农药、内分泌干扰素等物质，这些物质进入水体，经不断积累和富集，对水环境造成了严重的污染，水中污染物经过层层食物链最终危害人类的生命健康。有研究表明这些有机污染物及其代谢产物不仅具有毒性而且大多具有持久性和顽固性，利用传统物理化学手段或生物降解等水处理技术难以将其有效去除。

多相光催化氧化技术是一种不需要外加氧化剂的新型绿色节能水处理技术。目前阻碍该技术应用的瓶颈问题主要是：太阳能的利用率低，太阳能中紫外部分仅占4％，而可见光部分占43％，常规TiO₂光催化剂仅能吸收紫外光，为了拓宽催化剂的光吸收范围，可见光催化剂得到了长足的发展，但目前国内外研制的可见光催化剂要么光催化效率低，要么光催化稳定性差，易于发生光腐蚀，这严重限制了可见光催化剂在实际水处理中的应用。

光催化剂的表面性质对于光生电荷的分离转移、污染物及其降解中间产物等分子在催化剂表面的吸脱附起着非常关键的作用。原子或分子级厚度的二维片状纳米材料相比块体材料具有比表面积更大、活性位点更多、电荷分离更快的特性。因此，开发高效稳定的二维纳米可见光催化剂对于水处理实际应用意义重大。

发明内容

本发明的目的是提供一种高活性、稳定可循环利用的超薄Bi₄O₅I₂纳米片催化剂及其制备方法与应用，该催化剂为超薄Bi₄O₅I₂纳米片(厚度约5nm)，通过简易的室温共结晶法制备，Bi₄O₅I₂表面形成氧空位，促使表面光生电荷快速分离并迁移到表面发生反应，相比标准可见光催化剂N-TiO₂和溶剂热法制备的Bi₄O₅I₂薄片，其光催化效率分别提高了9.5和2.5倍。此外，实验证明超薄Bi₄O₅I₂纳米片在光照下非常稳定，易于分离、可循环利用。解决目前可见光催化体系存在的催化活性差、太阳能转化效率低以及光稳定性差等问题。

本发明提供的超薄Bi₄O₅I₂纳米片催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)在水中加入氨水，搅拌，得到溶液A；

(2)将一定量的碘化钾或碘化钠加入到上述溶液A，搅拌一段时间，得到溶液B；

(3)将铋盐溶于稀醋酸溶液，并逐滴加入溶液B中，搅拌过夜，得到悬浊液C；

(4)悬浊液C经离心、水洗、干燥后得到所述超薄Bi₄O₅I₂纳米片催化剂。