一种碳酸氧铋光催化剂及其制备方法与应用

本发明属于光催化材料领域，具体涉及一种碳酸氧铋光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着时代的发展，许多科学家认为可以解决能源稀缺和环境污染的技术是光催化技术。它是一种可以直接利用太阳的光能的绿色环保技术。其在多项领域里可被应用，如降解有机污染物、光催化还原co2、水解析氢、选择性有机转化等。虽然光催化技术拥有诸多优点，但是传统的tio2光催化剂只能对紫外(uv)光产生反应。因此，为了研发出具有更多高效、更高光催化性能的光催化剂用于实际应用，创造高效的可见光驱动光催化剂已成为目前国内外研究的主流方向。最近几年，铋基光催化材料成为了焦点，因为它不仅在可见光区域有着较好的光催化性能同时还拥有较稳定的化学性能。受益于铋基光催化剂都具有较为适宜的电子能带结构，同时铋基光催化剂的形貌易于调控。bi2o2co3是一类被广泛研究的功能材料，因其独特的物理化学性质，在电致变色器件、染料敏化太阳能电池、光催化、光记录器件、传感、场发射、高温超导等领域有着广泛的应用。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种碳酸氧铋光催化剂及其制备方法与应用，通过水热辅助共沉淀策略制备了碳酸氧铋光催化剂，其在可见光条件下，对有机染料具有高效催化降解性能。

2、为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了一种碳酸氧铋光催化剂的制备方法，包括：

4、1)将五水合硝酸铋溶于乙酸中，配制成0.4mol/l的硝酸铋溶液，然后将二水合柠檬酸钠溶于去离子水中，配制成0.2mol/l的柠檬酸钠水溶液；

5、2)将所述柠檬酸钠水溶液按照体积比1：1缓慢滴加至硝酸铋溶液中进行共沉淀反应，待反应结束后，将混合溶液ph调节至7.5；

6、3)将步骤2)所得混合物转移到水热反应釜中，密封，转移至鼓风干燥箱并在180℃加热12小时，冷却至室温后，洗涤，烘干，从而获得碳酸氧铋光催化剂。

7、优选地，步骤2)中，将所述柠檬酸钠水溶液以10ml/h的速度缓慢滴加至硝酸铋溶液中进行共沉淀反应1h；和/或步骤3)中，冷却至室温后，将产物进行乙醇和水的混合洗涤，放入真空烘箱70℃干燥12h。

8、本发明还提供了一种碳酸氧铋光催化剂，通过上述制备方法制得。

9、本发明又提供了上述碳酸氧铋光催化剂的应用，包括：在碱性荧光染料的水溶液中加入所述碳酸氧铋光催化剂，在黑暗条件下达到吸附-解吸平衡后，在太阳光波长范围下进行光催化反应以实现对所述碱性荧光染料的去除。

10、优选地，所述碳酸氧铋光催化剂在所述碱性荧光染料的水溶液中的投加量为0.4mg/ml。

11、优选地，所述碱性荧光染料为罗丹明b、亚甲基蓝、四环素中的一种或多种；和/或所述碱性荧光染料的水溶液中含有碱性荧光染料10mg/l；和/或所述碱性荧光染料的水溶液的ph值为3-12。

12、优选地，在碱性荧光染料的水溶液中加入所述碳酸氧铋光催化剂后，还加入卤族盐。

13、更优选地，所述卤族盐选自氯化钠，溴化钠或碘化钠中的任意一种。

14、更优选地，所述卤族盐在碱性荧光染料的水溶液中的摩尔浓度为0.0125～0.025mol/l。

15、优选地，所述光催化反应在室温下进行、反应时间至少15min。

16、自然水体的组成成分复杂，其中含有很多无机盐离子。本发明的碳酸氧铋光催化剂bi2o2co3更接近于自然水体的成分组成。不仅可以抵制水体中的无机阴离子的影响而且更加适用于实际情况中的复杂水环境的污水处理。同时因为卤族盐的引入，大大提高了bi2o2co3光催化降解有机污染物的性能。

17、本发明的有益技术效果包括：

18、(1)本发明的碳酸氧铋光催化剂通过水热辅助共沉淀策略制备，与传统的水热法合成相比，有更好的性能。适用于工业大批量生产，得到的光催化剂在废水处理领域有广阔的适用前景。

19、(2)本发明中引入卤族元素对bi2o2co3降解有机污染物的光催化性能明显增强，能以极快的速度消除水体中的有机污染物。

20、(3)本发明的bi2o2co3可实现对有机污染物进行高效降解，适合复杂水体的污染物降解。

21、(4)本发明的bi2o2co3光催化剂具有较好的稳定性、较强的光催化性能，引入卤族元素后循环性能优异、状态稳定。

技术特征：

1.一种碳酸氧铋光催化剂的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，将所述柠檬酸钠水溶液以10ml/h的速度缓慢滴加至硝酸铋溶液中进行共沉淀反应1h；和/或步骤3)中，冷却至室温后，将产物进行乙醇和水的混合洗涤，放入真空烘箱70℃干燥12h。

3.一种碳酸氧铋光催化剂，通过权利要求1或2所述的制备方法制得。

4.权利要求3所述的碳酸氧铋光催化剂的应用，包括：在碱性荧光染料的水溶液中加入所述碳酸氧铋光催化剂，在黑暗条件下达到吸附-解吸平衡后，在太阳光波长范围下进行光催化反应以实现对所述碱性荧光染料的去除。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述碳酸氧铋光催化剂在所述碱性荧光染料的水溶液中的投加量为0.4mg/ml。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述碱性荧光染料为罗丹明b、亚甲基蓝、四环素中的一种或多种；和/或所述碱性荧光染料的水溶液中含有碱性荧光染料10mg/l；和/或所述碱性荧光染料的水溶液的ph值为3-12。

7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，在碱性荧光染料的水溶液中加入所述碳酸氧铋光催化剂后，还加入卤族盐。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述卤族盐选自氯化钠，溴化钠或碘化钠中的任意一种。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述溴化钠在碱性荧光染料的水溶液中的摩尔浓度为0.0125～0.025mol/l。

10.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述光催化反应在室温下进行、反应时间至少15min。

技术总结
本发明提供了一种碳酸氧铋光催化剂及其制备方法与应用，通过水热辅助共沉淀策略制备碳酸氧铋光催化剂，其在可见光条件下，对有机染料具有高效催化降解性能，能够适合复杂水体的污染物降解；并且，本发明中引入卤族元素对碳酸氧铋光催化剂降解有机污染物的光催化性能明显增强，能以极快的速度消除水体中的有机污染物，在废水处理领域有广阔的适用前景。

技术研发人员：宋忠诚,郁超,孙丽侠,蔡玉婷
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11