[发明专利]一种染料敏化的卤氧化铋可见光催化剂的制备及其应用

说明书

技术领域

本发明属于光催化领域，更具体涉及一种染料敏化的卤氧化铋可见光催化剂的制备及其应用

背景技术

含铋化合物具有廉价、环保的特点，近来逐渐成为新型光催化剂开发领域的一个研究热点。氯氧化铋是一种重要的化工产品，主要用作珠光颜料，制造人造珍珠和珠光塑料饰品，并以其独特的珠光效应和平滑效果，用于配制安全无毒的高档化妆品，它还可作为催化剂，催化甲烷的氧化性偶合等。近年来，有研究表明卤氧化铋BiOX(X＝F、Cl、Br、I)化合物具有光催化活性。其中氟氧化铋和氯氧化铋在紫外光下有光催化活性，溴氧化铋和碘氧化铋为可见光催化剂，这些催化剂逐渐引起人们广泛关注。但是氟氧化铋和氯氧化铋的禁带宽度较宽，需要在紫外光下才能被激发，而太阳光中紫外光仅占5％，为了充分利用太阳光中的可见光部分，对卤氧化铋BiOX(X＝F，Cl)进行可见光敏化，使其具有可见光活性，以提高太阳能利用率，具有实际的应用价值。

染料敏化是拓展半导体光响应范围的一种方法，通过选择适当的光敏化剂，使其以物理或化学吸附于催化剂表面，在可见光照射下，吸附态光活性分子吸收光子后，被激发产生自由电子，然后激发态光活性分子将电子注入到半导体的导带上，从而扩大了半导体激发波长的范围，使之能利用可见光来降解有机物或光解水制氢。

发明内容

本发明的目的是提供一种染料敏化卤氧化可见光催化剂的制备方法及其应用。本发明针对解决氟氧化铋和氯氧化铋无可见光活性的问题，对该催化剂进行染料敏化改性，使其具有可见光活性，提高太阳能利用率，拓宽了其应用范围(如：在多组分染料工业废水治理中的应用)，而且制备方法简单，有利于大规模推广。

本发明的染料敏化的卤氧化铋可见光催化剂的制备方法：所述的卤氧化铋经过吸附染料敏化剂，制备得到可见光催化剂。

本发明的染料敏化的卤氧化铋BiOX(X＝F，Cl)可见光催化剂的用途：催化剂用于可见光下降解有机污染物。

本发明的显著优点在于：利用廉价易得的染料为光敏化剂，通过简单的吸附使卤氧化铋BiOX(X＝F，Cl)具有可见光响应性能。对该催化剂进行染料敏化改性，使其具有可见光活性，提高太阳能利用率，拓宽了其应用范围(如：在多组分染料工业废水治理中的应用)，而且制备方法简单，有利于大规模推广。本发明的制备方法简单易行，有利于大规模推广。

附图说明：

图1是罗丹明B/氯氧化铋(RhB/BiOCl)降解对氯苯酚(4cp)的活性图；

图2是罗丹明B/氯氧化铋、氯氧化铋和罗丹明B的紫外可见吸收光谱图；

图3是罗丹明B/氯氧化铋和氯氧化铋的X射线粉末衍射光谱图。

图4是铜酞菁/氟氧化铋降解罗丹明B(RhB)的活性图

图5是罗丹明B的吸光度随时间变化的曲线图。

具体实施方式

本发明的卤氧化铋BiOX中的卤素元素为F或Cl；卤氧化铋为纳米卤氧化铋。

染料敏化剂为罗丹明B、玫瑰红、茜素红或酞菁中的一种。

染料敏化的氯氧化铋催化剂制备的具体步骤为(方法一)：

步骤(1)为：将硝酸铋的乙二醇溶液和氯化铵的乙醇溶液混合，再向上述混合溶液中加入尿素的乙醇溶液，将此混合液超声1-10小时，沉淀经去离子水清洗去除多余离子后，60～120℃下烘干制得纳米氯氧化铋；步骤(1)中硝酸铋的乙二醇溶液中硝酸铋的浓度为0.1mol/L～1mol/L氯化铵的乙醇溶液中氯化铵的浓度为0.1mol/L～1mol/L；尿素的乙醇溶液中尿素的的浓度为1mol/L～10mol/L。

其中硝酸铋与氯化铵的比例为2∶1～1∶10，硝酸铋与尿素的比为1∶1～1∶20；

步骤(2)：将步骤(1)制得的纳米氯氧化铋粉末加入到染料敏化剂的乙醇溶液中，暗处搅拌1-48小时，将催化剂洗涤，在60～120℃下烘干得到产品；

所述纳米氯氧化铋的加入量为每50～200ml的染料敏化剂的乙醇溶液中加入量是1-10g。

所述步骤(2)染料敏化剂的乙醇溶液中染料敏化剂的浓度为0.1-1g/L。

染料敏化的氟氧化铋催化剂制备的具体步骤为(方法二)：