本发明涉及有机污染物降解催化材料技术领域，尤其是一种富氧缺碘异质光催化材料taon/bio1.2i0.6的制备及其在vocs净化中的应用。
背景技术：
vocs是挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds)的英文缩写，它通常是指沸点在250℃以内、室温下饱和蒸汽压超过133kpa的一类有机化合物。vocs种类较多，包括的物质超过100多种，主要来源于石油化工、燃料燃烧、交通运输、涂料、喷漆、印刷等行业。近年来，随着我国社会经济的高速发展，排放到大气中的vocs种类和浓度也在逐年增加。进入空气中的vocs，即使在浓度很低的情况下，其危害程度也非常之大，它被喻为人类健康的“隐形杀手”。因此，vocs治理将接力脱硫、脱硝、除尘。
采用半导体光催化技术净化vocs，具有可以利用太阳能、能够在大范围内实施，反应条件温和、在常温常压下即可进行，所需设备简单，能深度破坏vocs结构等优点，引起了研究人员广泛的关注。然而，缺少宽光谱吸收高效光催化材料是该技术治理vocs所面临的关键技术问题。
近年来，一种宽光谱吸收的催化剂铋氧碘(bioi)，在降解有机污染物方面显示出了较高的催化活性。bioi带隙约为1.8ev，吸收可以覆盖从紫外线到可见光的很宽的光谱范围，光生电子与空穴数较多。bioi晶体是由双i-离子层和[bi2o2]2+层交替排列成的-i-bi-o-o-bi-i-层状结构。这种层状结构可以使双i-离子层和[bi2o2]2+层之间产生内建电场，促进光生电子-空穴分离和转移，从而使得bioi展现出较高的光催化活性。为了进一步提高bioi的光催化活性，研究人员近来又开发出了氧富余、碘缺少的bixoyiz，如bi7o9i3、bi4o5i2、bi5o7i。bioi的价带主要由o2p和i5p轨道组成，与o2p轨道相比，i5p轨道更接近价带边，其价带边电位较高约为2.3v，具有很强的氧化能力。而氧富余、碘缺少的bixoyiz价带中o2p轨道的贡献增加，i5p轨道的贡献下降，这意味着bixoyiz价带边的位置将下移，其氧化能力得到进一步增强。此外，o2-离子半径小于i-离子半径，氧取代了少量碘，将减小o2-离子层和[bi2o2]2+离子层间距，增强内建电场，抑制光生电子-空穴复合，这进一步增强了它的光催化活性。但是bixoyiz载流子的分离效率仍然较低，且还存在一个严重的缺点是其导带边电位较高约为0.5v，因此其还原能力较弱。
技术实现要素：
为解决现有技术中bixoyiz载流子的分离效率低及还原能力较弱的缺陷，本发明提供一种宽光谱吸收富氧缺碘异质光催化材料taon/bio1.2i0.6的制备方法。
一种宽光谱吸收富氧缺碘异质光催化材料taon/bio1.2i0.6的制备方法，包括以下步骤：
1)、以ta2o5为原料，以50-100ml/min流量通入nh3，并以5-10℃/min的升温速率加热至700-900℃，氮化6-10h，保持同样流量持续通入nh3，冷却至室温，获得土黄色taon；
2)、将taon加入含有硝酸铋的乙二醇溶液中，磁力搅拌0.5-1h，
然后向上述溶液中滴入含碘化钾的乙二醇溶液，继续搅拌反应0.5-1h后，将反应液转入高压反应釜，140-180℃反应8-12h，自然冷却至室温，过滤、洗涤、80℃干燥后获得taon/bioi复合光催化材料；
3)、以taon/bioi复合光催化材料为前驱体，并将其置于管式炉中，以5-10℃/min的升温速率加热至350-450℃，焙烧3-6h，自然冷却至室温称重，获得宽光谱吸收富氧缺碘异质光催化材料taon/bio1.2i0.6。
进一步的，所述步骤1)的氮化温度是850℃，氮化时间是10h，氨气流量80ml/min。
进一步的，所述步骤2)中高压反应釜内的反应温度160℃，反应时间12h。
进一步的，所述步骤3)中焙烧温度400℃，焙烧时间5h，升温速率5℃/min。
有益效果：
taon的导带边电位约为-0.3v，还原能力较强，利用taon修饰bixoyiz，不仅将体系的还原能力显著增强，而且taon的价带边电位(约2.1v)又比bixoyiz小，可以和bixoyiz构成异质结体系。将本发明所得的taon/bio1.2i0.6应用于vocs净化中，经过taon修饰的bio1.2i0.6光催化分解典型vocs甲苯的效率比bio1.2i0.6提高了约1.4倍。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为taon、taon/bio1.2i0.6、bio1.2i0.6的x射线衍射图；
图2是taon、taon/bio1.2i0.6、bio1.2i0.6紫外-可见漫反射光谱；
图3为taon的n2吸附-脱附等温线及孔径分布曲线；
图4为5wt％taon/bio1.2i0.6的n2吸附-脱附等温线及孔径分布曲线；
图5为为bio1.2i0.6的n2吸附-脱附等温线及孔径分布曲线；
图6是taon、taon/bio1.2i0.6和bio1.2i0.6光催化分解甲苯的结果；
图7为5wt％taon/bio1.2i0.6循环3次运行降解甲苯的结果。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
以ta2o5为原料，以80ml/min流量通入nh3，并以5-10℃/min的升温速率加热至850℃，氮化10h，保持同样流量持续通入nh3，冷却至室温，获得土黄色taon；
称取0.05gtaon，将其加入40ml含1.51gbi(no3)3·5h2o乙二醇溶液中，磁搅拌0.5h后，向其中滴入40ml含0.52gki的乙二醇溶液，继续磁搅拌反应0.5h。接着，将其转入100ml高压反应釜并置于烘箱中，160℃反应12h。自然冷却至室温，样品经过滤、洗涤、80℃干燥后放入坩埚，并将其置于管式炉中，以5℃/min的升温速率加热至400℃，焙烧5h，自然冷却至室温，获得5wt％taon/bio1.2i0.6。
比较例1
称取0.01gtaon，将其加入40ml含1.58gbi(no3)3·5h2o乙二醇溶液中，磁搅拌0.5h后，向其中滴入40ml含0.54gki的乙二醇溶液，继续磁搅拌反应0.5h。接着，将其转入100ml高压反应釜并置于烘箱中，160℃反应12h。自然冷却至室温，样品经过滤、洗涤、80℃干燥后放入坩埚，并将其置于管式炉中，以5℃/min的升温速率加热至400℃，焙烧5h，自然冷却至室温，获得1wt％taon/bio1.2i0.6。
比较例2
称取0.03gtaon，将其加入40ml含1.54gbi(no3)3·5h2o乙二醇溶液中，磁搅拌0.5h后，向其中滴入40ml含0.53gki的乙二醇溶液，继续磁搅拌反应0.5h。接着，将其转入100ml高压反应釜并置于烘箱中，160℃反应12h。自然冷却至室温，样品经过滤、洗涤、80℃干燥后放入坩埚，并将其置于管式炉中，以5℃/min的升温速率加热至400℃，焙烧5h，自然冷却至室温，获得3wt％taon/bio1.2i0.6。
比较例3
称取0.07gtaon，将其加入40ml含1.48gbi(no3)3·5h2o乙二醇溶液中，磁搅拌0.5h后，向其中滴入40ml含0.51gki的乙二醇溶液，继续磁搅拌反应0.5h。接着，将其转入100ml高压反应釜并置于烘箱中，160℃反应12h。自然冷却至室温，样品经过滤、洗涤、80℃干燥后放入坩埚，并将其置于管式炉中，以5℃/min的升温速率加热至400℃，焙烧5h，自然冷却至室温，获得7wt％taon/bio1.2i0.6。
比较例4
称取0.09gtaon，将其加入40ml含1.45gbi(no3)3·5h2o乙二醇溶液中，磁搅拌0.5h后，向其中滴入40ml含0.50gki的乙二醇溶液，继续磁搅拌反应0.5h。接着，将其转入100ml高压反应釜并置于烘箱中，160℃反应12h。自然冷却至室温，样品经过滤、洗涤、80℃干燥后放入坩埚，并将其置于管式炉中，以5℃/min的升温速率加热至400℃，焙烧5h，自然冷却至室温，获得9wt％taon/bio1.2i0.6。
比较例5
称取1gta2o5放入坩埚，并将其置于管式炉中，以80ml/min流量通入nh3，并以10℃/min的升温速率加热至850℃，并将温度保持在850℃氮化10h，保持流量不变通入nh3，冷却至室温，获得土黄色taon。
比较例6
称取1.55gbi(no3)3·5h2o，将其加入40ml乙二醇溶液中，磁搅拌0.5h后，向其中滴入40ml含0.55gki的乙二醇溶液，继续磁搅拌反应0.5h。接着，将其转入100ml高压反应釜并置于烘箱中，160℃反应12h。自然冷却至室温，样品经过滤、洗涤、80℃干燥后放入坩埚，并将其置于管式炉中，以5℃/min的升温速率加热至400℃，焙烧5h，自然冷却至室温，获得黄色bio1.2i0.6。
图1为taon、taon/bio1.2i0.6、bio1.2i0.6的x射线衍射图，从图1可见bio1.2i0.6分别在2θ为28.1°、28.8°、31.1°、33.0°、35.5°、46.0°、47.8°处出现显著的衍射峰。taon的衍射峰与其单斜相(pdf#70-1193)一致。对于taon/bio1.2i0.6，在2θ为28.8°处出现了taon的特征衍射峰，表明taon/bio1.2i0.6异质材料中含有taon。
从图2为taon、taon/bio1.2i0.6、bio1.2i0.6的紫外-可见漫反射光谱。由图2可知taon是光吸收范围很宽的催化剂，其最大吸收波长为600nm，bio1.2i0.6也是一种光吸收范围良好的材料，能够吸收波长小于525nm的光。taon/bio1.2i0.6最大光吸收范围在525nm-600nm之间，证实taon/bio1.2i0.6是一种宽光谱吸收的异质材料。
图3为taon的n2吸附-脱附等温线及孔径分布曲线；图4为5wt％taon/bio1.2i0.6的n2吸附-脱附等温线及孔径分布曲线；图5为为bio1.2i0.6的n2吸附-脱附等温线及孔径分布曲线；
由图3-5可以看出taon、5wt％taon/bio1.2i0.6、bio1.2i0.6吸附-脱附等温线与iv型等温线一致，均有明显的滞后环，说明taon、5wt％taon/bio1.2i0.6、bio1.2i0.6为介孔材料。bjh孔径分析显示，taon、5wt％taon/bio1.2i0.6、bio1.2i0.6的平均孔径分别为32nm、35.3nm、42.2nm，这与吸附-脱附等温线一致。bet分析显示，taon、5wt％taon/bio1.2i0.6、bio1.2i0.6的比表面积分别为4.3m2/g、16.3m2/g、19.5m2/g。
图6为taon、taon/bio1.2i0.6、bio1.2i0.6光催化分解甲苯活性的结果。其反应器体积为250ml、光源300w氙灯、催化剂量0.2g、甲苯初始浓度3000ppm、h2o5μl。
由图6可以看出，taon/bio1.2i0.6的光催化分解甲苯活性高于bio1.2i0.6和taon，其中5wt％taon/bio1.2i0.6展示出最高的光催化活性。经过24h照射，taon仅可将50％的甲苯降解，bio1.2i0.6降解了54％的甲苯，而在同样的条件下，5wt％taon/bio1.2i0.6能够将74％的甲苯降解。
图7为5wt％taon/bio1.2i0.6循环3次运行降解甲苯的活性。图7显示，5wt％taon/bio1.2i0.6循环使用3次，其降解甲苯的活性并没有明显下降，表明5wt％taon/bio1.2i0.6具有良好的稳定性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。