[发明专利]一种具有双导电性C/Fe3O4/Bi2O3复合光催化剂的制备方法及用途

说明书

本发明提供了一种具有双导电性的C/Fe₃O₄/Bi₂O₃复合光催化剂的制备方法及用途，包括如下步骤：将玉米芯和九水合硝酸铁加入到无水乙醇中，磁力搅拌混匀，得到混合液A，收集混合液A中的固体混合物，将固体混合物烘干；将所得干燥的固体混合物置于管式炉内，在氢气氛围下煅烧，待反应结束降至室温后取出，得到C/Fe₃O₄；将C/Fe₃O₄加入到乙二醇中，超声混匀，然后加入五水合硝酸铋，超声混匀，得到混合液B，对混合液B进行磁力搅拌，磁力搅拌结束后将混合液B进行恒温热反应；反应结束后，冷却到室温后用磁铁分离固体产物A，洗涤固体产物A；将烘干的固体产物A在空气中煅烧，得到C/Fe₃O₄/Bi₂O₃复合光催化剂。所制备的C/Fe₃O₄/Bi₂O₃复合光催化剂具有良好的光催化活性和稳定性，而且能够双导电。

技术领域

本发明属环境材料制备技术领域，具体涉及一种具有双导电性C/Fe₃O₄/Bi₂O₃复合光催化剂的制备方法。

背景技术

环境污染与能源危机共存于人类社会中，且与生活密切相关。环境污染中的大气污染主来源于秸秆焚烧，焚烧秸秆直接导致了生物质资源的浪费和大气污染，而将秸秆玉米芯等生物质资源进行再利用可以实现废弃物资源合理利用的目的，进而缓解能源危机。此外环境污染中的水污染尤其是抗生素的污染严重影响着人们的生活，许多专家学者通过物理、化学和生物等多种方法来去除解决上述问题，但由于这些方法效率较低，又易造成二次污染。通过光催化可将环境中的抗生素降解为二氧化碳、水等无机物，它是一种理想的绿色环保技术。在众多光催化剂中，铋系光催化剂由于其具有较高的光催化活性而引起了人们的广泛关注。

Bi₂O₃是一种新型的铋系光催化剂(M.N.Gómez-Cerezo,M.J.MunMarcos,D.Tudela,M. Fernández-Garcíaa,A.Kubackaa,Composite Bi₂O₃–TiO₂catalysts for toluenephoto-degradation: Ultraviolet and visible light performances,AppliedCatalysis B:Environmental.156-157(2014) 307-313)，无毒且具有较小带隙和较好的光催化活性，但在光降解反应中，Bi₂O₃光催化剂中的光生电子和空穴较易复合，从而导致光催化活性降低。为了克服上述缺点，本文引入了生物质炭(玉米芯)，并将其煅烧后所形成的碳材料与Bi₂O₃光催化剂进行复合，碳的存在不仅能够转移光催化剂上的电子，而且能够增加对目标污染物的吸附，提高光催化效率。此外，考虑到经济成本，我们选用磁性材料(Fe₃O₄)与Bi₂O₃光催化剂和由玉米芯所制备的碳材料进行复合，本发明所制备出的复合光催化剂具有良好的磁分离特性，极大地提高了回收成本和二次利用率，同时，研究发现Fe₃O₄具有导电性，其在复合体系中不仅起磁性作用同时充当电子传输体的作用，加速了光生电子的转移，提高了电子和空穴对的分离效率，促进了复合体系的光催化降解能力。