[发明专利]一种负载型BiOIO3光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

            本发明属于环境治理中的光催化技术领域，尤其是涉及一种负载型BiOIO₃光催化剂的制备方法。

背景技术

汞元素因其具有剧毒性、生物积累性及持久性，在生态系统循环过程中，给生态环境和人类健康带来严重危害，大气中的汞来源主要有人为汞排放和自然活动排放两方面，其中人为汞排放量占大气总汞排放量的30-50%。燃煤电厂烟气是大气汞污染的重要污染源，在美国，燃煤烟气排放的汞约占人为汞排放量的30%。我国是煤炭消耗大国，煤炭消耗约占一次性能源消耗的70%，每年燃煤电厂产生数百吨的汞污染，因此，汞污染排放控制成为目前研究者所关注的热点之一，在我国，国家环境保护部于2011年9月份新修订和颁布了《火电厂大气污染物排放标准》，首次明确规定了烟气中汞及其化合物的排放标准，即小于0.03mg/m³, 因此烟气中汞的控制已成为大气污染物控制的一个新的研究热点。

在燃煤烟气中，汞主要以三种形态存在，即单质汞（Hg⁰），氧化态汞(Hg²⁺)及颗粒态汞（Hg^p），其中氧化态汞因其具有水溶性，容易被湿法脱硫装置去除，颗粒态汞可被静电除尘等设备去除，而单质汞因其熔点低，易挥发和难溶于水的性质，很难通过现有的装置设备去除，同时单质汞在大气环境中可稳定存在1-2年，通过长距离传输可造成全球性污染，因此如何经济、有效控制单质汞的排放及污染成为目前全球研究的热点。

研究表明，将单质汞氧化成二价氧化态汞，然后再通过液相吸收方法加以去除是目前控制单质汞污染的一种有效方法，光催化氧化技术是利用半导体光催化剂在光辐射条件下，产生光生电子和空穴对，其中光生空穴自身具有很强的氧化性，同时可与吸附于催化剂表面的羟基反应生成羟基自由基，生成的羟基自由基具有较强的氧化性，可二者均可将单质汞氧化成二价态汞，然后通过液相吸收方法加以去除，进而达到控制单质汞污染的一种技术。

在利用光催化技术控制单质汞污染领域，TiO₂基光催化剂是目前广泛研究的一种光催化剂，但是由于TiO₂只能利用紫外光，而且光生电子和空穴对容易发生复合，导致光催化活性降低，因此开发新型、低成本高效的光催化剂仍然是该领域研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于为了解决上述燃煤烟气中单质汞难以通过现有的烟气处理装置设备去除，同时单质汞难溶于水，而二价汞可通过液相吸收方法去除等技术问题而提供一种简单、经济高效的负载型BiOIO₃光催化剂的制备方法。该制备方法具有制备步骤及设备要求简单，可高效催化氧化单质汞变为二价汞，然后通过液相吸收方法加以去除，是目前控制单质汞污染的一种有效方法。

本发明的技术原理

BiOIO₃因其具有层状结构和内部极性，有利于光生电子和空穴对的有效分离，从而增强光催化活性。

本发明的技术方案

一种负载型BiOIO₃光催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、粉末BiOIO₃的制备

①、将五水硝酸铋（Bi (NO₃)·5H₂O ）磁力搅拌下溶解于去离子水中，加入质量百分比浓度为67%的HNO₃水溶液，磁力搅拌30min，所得溶液记为溶液A；

溶液A中五水硝酸铋、去离子水、质量百分比浓度为67%的HNO₃水溶液的用量，按五水硝酸铋：去离子水：质量百分比浓度为67%的HNO₃水溶液为1:12.37:0.49的比例计算；

②、将碘酸钾（KIO₃）溶解于去离子水中，磁力搅拌30min，所得浓度为35.6g/L的碘酸钾水溶液记为溶液B；

③、控制滴加速率为5ml/min将溶液B滴加到溶液A中，然后磁力搅拌30min，所得的混合液用氢氧化钠调至pH值为2，即为溶液C;

④、将上述所得的溶液C转入到水热反应釜中，控制温度为160℃进行水热反应16h，所得的反应液自然冷却至室温后真空抽滤，所得的粉末产物依次用去离子水和无水乙醇各冲洗3次后，控制温度为70℃烘干，即得BiOIO₃光催化剂粉末；

（2）、负载型BiOIO₃光催化剂的制备