[发明专利]一种三元复合物Pr-Go-BiOX催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三元复合物Pr‑Go‑BiOX催化剂及其制备方法，属于光催化剂技术领域。包括以下步骤：BiOX的制备；Go‑BiOX的制备；Pr‑Go‑BiOX的制备。首先将Bi(NO₃)₃·5H₂O及含卤元素化合物混合并搅拌，加热反应得到BiOX，接着将氧化石墨(Go)和上一步制得的BiOX按照一定比例混合，超声分散得到Go‑BiOX，最后向Go‑BiOX二元复合物中掺杂入Pr，得到三元复合物Pr‑Go‑BiOX催化剂。本发明通过稀土掺杂和负载的方式来增强BiOX光催化剂的活性，选取Pr作为合适的稀土掺杂元素，Go作为导体，采用三步法合成了三元复合物Pr‑Go‑BiOX光催化剂。本发明向催化剂中引入兼吸附与导电性能为一体的石墨烯以及具有特殊能级的稀土元素Pr通过捕获光生电子来降低光生载流子的复合率，提高了催化剂的光催化活性。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，具体为一种三元复合物Pr-Go-BiOX催化剂及其制备方法。

背景技术

目前，环境污染因其对生物具有严重的危害引起了人们的广泛关注。发展无污染的环境治理技术对于污染控制至关重要。半导体光催化是一种高效的污染物控制技术，具有毒性低、可承受性强、效率高的优点。BiOX光催化剂具有优异的光学性能、特殊的结构和广泛的工业应用。BiOX(X为Cl、Br、I)光催化剂因其具有独特的电子结构和能带结构，在光催化降解有机污染物方面表现出优于其他类型半导体的催化降解性能。但单独的BiOX(X为Cl、Br、I)在降解有机污染物时活性较低，同时不同的BiOX(X为Cl、Br、I)在降解相同有机污染物时活性也不同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三元复合物Pr-Go-BiOX催化剂及其制备方法，通过稀土掺杂和负载的方式来增强BiOX光催化剂的活性，选取Pr作为合适的稀土掺杂元素，Go作为导体，采用三步法合成了三元复合物Pr-Go-BiOX光催化剂，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种三元复合物Pr-Go-BiOX催化剂，其中X为卤族元素Cl、Br和I中的一种，其中Pr占催化剂的总质量的0.25％-5％。

所述的三元复合物Pr-Go-BiOX催化剂的制备方法，包括以下步骤：

A.BiOX的制备：按照Bi：X摩尔比为1：1的比例称取Bi(NO₃)₃·5H₂O和含卤元素化合物，先将Bi(NO₃)₃·5H₂O放入盛有乙二醇或异丙醇的反应内衬中，经升温至30-50℃下搅拌10-30min，后加入含卤元素化合物，再搅拌30-90min后移入高温反应釜中，在80-240℃恒温加热反应2-12h，反应完毕之后自然冷却至室温，抽滤，收集产物，并用去离子水和无水乙醇交替洗涤，滤渣在烘箱中60-100℃下干燥1-5h，得产物BiOX；

B.Go-BiOX的制备：取氧化石墨Go和步骤A制得的BiOX，混合后加至去离子水和无水乙醇的混合溶液中，超声分散0.5-3h后，将混合液转移至反应釜中60-240℃下反应2-16h，之后过滤，依次使用无水乙醇和蒸馏水洗涤，50-100℃下干燥2-5h，得到Go-BiOX；

C.Pr-Go-BiOX的制备：将步骤B制得的Go-BiOX溶解于异丙醇和乙二醇的混合物中，与Pr(NO₃)₃溶液按照一定比例混合，超声反应0.5-3h，然后离心分离10-30min，之后将固体沉淀物质在50-100℃下恒温干燥2-5h，得到Pr-Go-BiOX催化剂。

在步骤B中，氧化石墨Go占Go-BiOX催化剂总质量的2.5％-10％。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：