[发明专利]表面镀Ag/BiOCl‑二氧化硅薄膜的玻璃球及其工艺和用途

说明书

技术领域

本发明属于半导体光催化反应器的制备技术与应用领域，具体涉及一种表面镀Ag/BiOCl-二氧化硅吸附-光催化薄膜的玻璃球及其制备工艺和用途。

背景技术

工业生产中废弃物的排放破坏生态平衡并污染环境，严重威胁着人类健康。半导体光催化材料由于强氧化能力可以降解多种有毒有害污染物、环境友好、可利用太阳能，反应条件温和以及成本低等特点使其具有极其广阔的应用前景。其中TiO₂材料因光催化活性高、性质稳定、无毒且材料廉价，成为当前最具有应用潜力的光催化剂。然而TiO₂由于对太阳光利用率较低，限制了其应用范围。为了拓展对太阳光的利用，研究者不断致力开发可见光催化剂，其中负载贵金属如Ag等的层状BiOCl半导体广受关注。目前BiOCl的研究主要集中水解或溶剂热法制备BiOX粉体，而粉体光催化材料在废水处理方面存在三个主要缺点：1)由于有机物本身对激发光的吸收和催化剂粉体自身的“屏蔽效应”，激发光在溶液中的穿透深度太浅，从而使得单位质量催化剂的降解效率下降；2)光生电子和空穴在粉体催化剂表面容易自行复合而使降解效率下降；3)粉体催化剂在水溶液中分散后不易与溶液分离，难以实现催化剂的回收和再利用。与粉体催化剂相比，Ag/BiOCl光催化薄膜在实际应用中可避免因催化剂与反应物的分离而造成的流失以及能源浪费。同时，在光催化反应器的设计中如能考虑目前普遍存在的照射光利用率低以及传质效率低等问题将更加具有应用价值。有序介孔材料因其具有孔道的有序排列、孔径在可变范围内可连续调节、高的比表面积和热稳定性等特点而在吸附应用领域倍受重视。但是吸附材料只是转移污染物而无法消除污染物。因此将吸附与光催化相结合，可有效提高污染物传质效率的同时完全去除污染物，使其彻底矿化，避免二次污染。

发明内容

本发明的目的在于获得简便高效的吸附-光催化薄膜的镀膜技术并解决光催化反应器设计中照射光利用率低、传质效率低等问题，提供成本低廉、易操作的镀膜工艺。本发明的玻璃球表面镀Ag/BiOCl-二氧化硅吸附-光催化薄膜的工艺，包括：

步骤1：洗净并干燥玻璃球；

步骤2：在玻璃球表面上负载介孔二氧化硅薄膜，形成表面负载介孔二氧化硅薄膜的玻璃球；

步骤3：在步骤2所得的玻璃球表面再负载Ag/BiOCl可见光催化薄膜；

步骤4：重复0-6次步骤3得到不同厚度的负载Ag/BiOCl可见光催化薄膜及介孔二氧化硅薄膜的玻璃球。

本发明将吸附与光催化相结合，通过负载介孔二氧化硅薄膜和Ag/BiOCl可见光催化薄膜，可有效提高污染物传质效率的同时完全去除污染物，使其彻底矿化，避免二次污染，同时提高了光催化反应中照射光利用率。

进一步优选地，步骤1具体包括：将玻璃球置于硫酸溶液中搅拌，去除表面杂质，用去离子水清洗干净并干燥；之后将玻璃球置于氢氧化钠溶液中搅拌后用去离子水清洗干净并干燥。

本发明对玻璃瓶进行预处理，在不影响实验数据的前提下保证实验数据的准确性。

进一步优选地，玻璃球为普通空心玻璃球，密度为2.5～2.6g/cm³，玻璃球直径为10～11mm，壁厚0.3～0.4mm。

进一步优选地，步骤2具体包括：

2.1将十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂加入到去离子水中，搅拌均匀后加入氢氧化钠，调节溶液pH至12，搅拌均匀后加入0.5～7.0mL正硅酸乙酯并搅拌，得介孔二氧化硅吸附薄膜的负载溶液；十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂和去离子水用量比为1g：480mL；

2.2将经过步骤1玻璃球放入步骤2.1得到的介孔二氧化硅吸附薄膜的负载溶液中旋转使其表面与介孔二氧化硅吸附薄膜的负载溶液充分接触，搅拌后置于80℃下烘干24h，之后于350-450℃下焙烧4h，得到表面负载介孔二氧化硅薄膜的玻璃球。

本发明中采用二氧化硅有序介孔材料，其具有孔道的有序排列、孔径在可变范围内可连续调节、高的比表面积和热稳定性等特点，将二氧化硅的吸附性与光催化相结合，可有效提高污染物传质效率的同时完全去除污染物，使其彻底矿化，避免二次污染。

进一步优选的，步骤3具体包括：

3.1将pluronic P123表面活性剂溶于乙醇中，搅拌均匀后加入五水合硝酸铋，滴加盐酸溶液后搅拌均匀；再加入硝酸银调节银与铋摩尔比为2.0～20％，之后加入0.3-0.8g葡萄糖并搅拌均匀，得到Ag/BiOCl可见光催化薄膜的负载溶液；pluronic P123表面活性剂与乙醇的用量比为1g：40mL；