[发明专利]一种BiOI/Zn2GeO4异质结可见光催化剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于环境污染治理技术领域，具体涉及BiOI/Zn₂GeO₄异质结可见光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

环境污染控制与治理是人类二十一世纪面临和亟待解决的重大课题，光催化技术是近年发展起来的一项以环境污染治理为应用背景的高新技术。光催化过程是光诱导的氧化-还原过程，具有室温深度反应、可直接利用太阳光作为光源来活化催化剂、无二次污染等独特性能，是理想的环保新技术。光催化剂是光催化技术的核心，是光催化产品开发和推广应用的基础。制备半导体光催化剂的关键在于如何有效提高太阳光利用率和电子空穴分离效率。但是，目前所开发的半导体光催化剂普遍存在可见光利用率低，这一制约光催化技术广泛工业应用的重大问题。

双酚A（Bisphenol A）是一种常见的环境内分泌干扰物，具有雌激素特性，微量甚至痕量级浓度也可诱发哺乳动物及人类的生殖障碍、发育异常及某些病理性损伤等。双酚A是生产环氧树脂、聚碳酸酯和抗腐蚀的不饱和聚苯乙烯酯树脂的重要原料，这些树脂被大量用于输配水材料、婴儿奶瓶、微波炉饭盒、茶具、饮料瓶（桶）、防水（腐）涂料及其它食品包装材料中。目前，在污水、河流、海洋、地下水、蓄水池饮用水甚至桶装饮用水中均已发现存在BPA。随着科技的发展，传统去除方法如膜技术、反渗透技术以及吸附剂作用仅能实现污染物的相转移，这些技术在很多国家已被取替；另外，活性污泥以及微生物方法在近年来研究中通过分子印迹、固定床菌属培养等技术期以实现有效性及专一性的大幅度提高。但满足这些要求时，需要耗费大量资金、工程技术及设备，同时微生物降解内分泌干扰物类有机物的菌种培养成本高且降解时间较长。光催化氧化技术凭借高反应活性的化学物质降解有机污染物，特别是微量及持久性难生物降解的有机物，可以在短时间内将其转化成可生物降解的小分子物质。因此，利用光催化技术处理内分泌干扰物BPA的研究是当前研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于针对技术背景中存在的问题，提供一种可见光响应的复合光催化剂的制备方法及其应用。通过化学沉淀制备法将电子/空穴分离效率高的宽禁带半导体与宽光谱吸收的窄禁带半导体进行复合，解决现有技术中光催化剂光响应范围窄、电子空穴分离效率低的问题，通过实验探索出制备可见光响应的复合光催化剂的温度、溶剂、复合配比等影响可见光响应的复合光催化剂制备的因素。该制备方法简单易行、不需要复杂昂贵的设备、合成条件较温和，具有一定的普适性。

本发明是通过如下的技术方案实施的，具体按照以下步骤实施：

（1）Zn₂GeO₄纳米棒的制备

采用溶剂热法合成Zn₂GeO₄纳米棒，将2 mM GeO₂和1 mM Zn(CH₃COO)₂?2H₂O溶于40 mL乙二胺与水的体积比为 3: 3~5的混合溶剂中，磁力搅拌60分钟，将其转入50 mL聚四氟乙烯的反应釜中，于160 ~ 200 ℃反应16 ~ 36 小时，用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，待高压反应釜逐渐冷却到室温后，离心沉淀，用乙醇和去离子水分别洗涤3次，将产物置于80 ℃烘箱中，烘干8 h；

（2）BiOI/Zn₂GeO₄异质结可见光催化剂的制备