[发明专利]一种具有紫外‑可见光响应的磁性BiOBr制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境催化和材料化学领域，具体涉及一种具有紫外-可见光响应的磁性BiOBr制备方法。

背景技术

等离子技术具有生产强氧化能力的活性物质(如·OH、O₃、H₂O₂等)等特点，使水体中的各种污染物降解，甚至使污染物矿化为CO₂、H₂O，且放电过程会伴随光辐射及超声波的产生。然而，等离子放电过程中产生的光辐射没有利用起来，这部分光辐射波长横跨可见光于紫外光区(Wang Huijuan,Li Jie,Quan Xie,et al.Formation of hydrogen peroxide and degradation of phenol in synergistic system of pulsed corona discharge combined with TiO₂photocatalysis[J].Journal of Hazardous Materials,2007,141(1):336-343)，并没有得到充分利用，在当前能源紧张的背景下，充分利用这部分光辐射从而提高等离子的能量效率意义非常重大。

TiO₂是目前常用的商用光催化剂，其禁带宽度为3.2eV，能利用387.5nm以下的紫外光，然而紫外光在太阳能中的含量不到5％，而可见光占太阳能的45％；且等离子体系中的光辐射除了紫外光外还有部分可见光，因此开发同时具有紫外-可见光响应的的光催化剂应用于等离子技术中可解决光辐射利用不充分的问题从而提高能量效率。BiOBr为间接跃迁带隙半导体，是近年来新研究的可见光响应的半导体光催化材料。然而研究者对制备出的BiOBr进行紫外-可见漫反射扫描，证明BiOBr在紫外和可见光区均有吸收(Zhang Wendong,Dong Fan,Xiong Ting,et al.Synthesis of BiOBr-graphene and BiOBr-graphene oxide nanocomposites with enhanced visible light photocatalytic performance[J].Ceramics International,2014,40(7):9003-9008.和Xu Chengqun,Wu Honghai,Gu Fenglong.Efficient adsorption and photocatalytic degradation of rhodamine b under visible light irradiation over BiOBr/montmorillonite composites[J].Journal of Hazardous Materials,2014,275:185-192.)，而等离子体系中同时含有紫外及可见光，因此将BiOBr应用于等离子体系中比较合适。同时，粉末光催化剂普遍存在回收困难的问题，虽然可以通过离心、过滤进行分离，但成本较高，限制其工业化推广应用，磁性纳米催化剂的不溶性与磁性性质使得它可以在外加磁场的作用下快速有效的从反应溶液中分离出来，同时又保留了纳米催化剂比表面积大、催化活性高等优势，可实现催化剂的循环再利用，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有紫外-可见光响应的磁性BiOBr制备方法，该制备方法工艺简单，条件易控、温和，便于工业化应用。

本发明先用表面活性剂改性包覆磁性纳米颗粒，再在其表面包覆BiOBr，形成同时具有紫外-可见光响应的磁性BiOBr材料，具体的制备方法如下：

(1)制备表面活性剂改性的磁性纳米颗粒：

将磁性纳米颗粒超声分散于超纯水中，加入表面活性剂溶液，于室温下搅拌4-16h，外加磁场分离产物，再用超纯水和乙醇清洗，60～80℃烘干，得到表面活性剂改性的磁性纳米颗粒；

(2)改良溶剂热法制备具有紫外-可见光响应的磁性BiOBr微球：

将步骤(1)得到的表面活性剂改性的磁性纳米颗粒超声分散于醇类溶剂中，加入十六烷基三甲基溴化铵并搅拌均匀，逐滴加入溶有五水硝酸铋的醇类溶剂中，持续搅拌并置于100～150℃下恒温反应5～10h后，外加磁场分离产物，再用超纯水和乙醇清洗，60～80℃烘干，制得具有核壳结构的磁性BiOBr微球。

所述的磁性纳米颗粒、十六烷基三甲基溴化铵、五水硝酸铋和表面活性剂的质量比为10～40：15～60：20～80：1。