[发明专利]一种CTF/BiVO4

说明书

本发明公开了一种CTF/BiVO₄ II型异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：1）CTF制备；2）BiVO₄制备；3）BiVO₄/CTF制备：称取CTF和纳米片BiVO₄于烧杯中，加无水乙醇，搅拌后盖上保鲜膜，超声清洗，恒温搅拌，离心，将离心后的固体产物恒温真空干燥过夜，干燥后取出，得到纳米片BiVO₄/CTF，研磨至粉末，得CTF/BiVO₄异质结光催化剂。本发明方法基于表面易调制的共价三嗪有机框架构建吸附‑光催化双功能的II型异质结光催化材料，解决了传统单一光催化剂吸附VOCs性能差，光生载流子复合率高的问题，有效改善了VOCs的去除效率，实现VOCs彻底、高效、低能耗的去除。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种CTF/BiVO₄ II型异质结光催化剂的制备方法。

背景技术

空气污染是继营养不良、饮食风险、高血压和烟草之后全球排名第五的人类健康风险因素。挥发性有机化合物（VOCs）的氧化可生成PM2.5的重要组分二次有机气溶胶，在NOx存在的情况下，该过程还会导致对流层O₃浓度的增加，从而增加呼吸系统疾病死亡的风险。雾霾天气近年来频繁出现在我国大城市及其周边地区。VOCs成分复杂，有特殊气味且具有渗透、挥发及脂溶等特性，还具有毒性、刺激性及致畸致癌作用，尤其是苯、甲苯、二甲苯和甲醛对人体健康的危害最大，长期接触会使人患上贫血症与白血病。综上，发展有效的VOCs降解技术是现阶段解决大气PM2.5和臭氧污染问题的关键，可为打赢“蓝天保卫战”提供强有力的技术支撑，对治理空气污染和保障人体健康都具有重要意义。

VOCs的控制技术可分为源头削减技术、过程控制技术和末端治理技术，以末端治理技术为主。末端处理技术主要通过物理方法，利用目标污染物与其它组分的物理性质的差异使之得到分离，或者通过化学或生化反应将有机物转变成为CO₂和水。吸收法的吸收剂需后续处理，吸附法的吸附材料需定期更换；生物处理法对可生化性差的VOCs去除率低；电子束法能耗大且对环境有害。相比较而言，光催化技术条件温和，可在常温常压进行，且设备简单、维护方便，已成为有前景的VOCs去除方法之一。

在光催化氧化VOCs过程中，本征TiO₂除具有低的光子吸收率，其自身极性结构导致对VOCs具有相对较差的吸附能力。开发既能有效利用光能，又能强化VOCs吸附过程的光催化材料是高效光催化处理VOCs的有效途径。通过选择合适的窄带隙半导体，其能带结构需要满足自由基的产生电位，且能够拓宽半导体的光谱响应范围，使太阳光得到有效利用。而通过能带结构匹配形成的异质复合结构已被证明是优化光催化反应活性的有效途径。异质复合结构的建立不仅有利于光生电荷的形成，促进光生载流子的分离和转移，而且可使电子-空穴对的氧化还原能力最大化。因此，合理地组合光催化剂是制备高催化活性的异质结复合光催化剂的关键。

共价三嗪框架(CTFs)是近年来备受关注的一类共价有机框架(COFs)。经研究报道的COFs种类繁多，按形成的共价键可分为硼氧环、硼酸酯、三嗪和腙等种类。共价三嗪框架具有良好的可见光吸收、大的比表面积和高的孔隙率。其所具有的三嗪环结构使之较硼氧环和硼酸酯类具有更突出的可见光响应能力、以及化学和热稳定性。此外，三嗪环结构含有丰富的吡啶氮原子可在催化过程中提供丰富的活性中心，而大的比表面积也为污染物的预吸附提供更多的吸附位点，促进了污染物分子在其内部的扩散和流通，从而提高催化效率。然而单纯的CTFs仍存在光生载流子复合率高、量子效率低的问题。为克服这些缺点，且在不损失CTFs宽的可见光吸收范围和强的VOCs吸附能力的基础上，构筑基于CTFs的异质结光催化材料是实现VOCs去除的有效手段。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明设计的目的在于提供一种CTF/BiVO₄ II型异质结光催化剂的制备方法。

本发明通过以下技术方案加以实现：