[发明专利]一种制备异质结光催化剂的方法

说明书

本发明提供了一种制备异质结光催化剂的方法，先分别制备CdS、BiOI纳米催化剂，然后通过超声分散将CdS均匀负载到BiOI表面，再经过煅烧过程形成CdS/BiOI异质结光催化剂。异质结能够有效分离光生电子空穴对，克服了BiOI量子效率低的缺点，使得所制备的CdS/BiOI异质结光催化材料在可见光条件下有良好的催化性能，能够有效地光催化氧化电厂烟气单质汞，LED灯照射下脱汞效率达到80%以上，解决汞排放问题。另外，制备工艺简单，制造成本低。

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种无机催化剂，具体来说是一种制备高性能光催化氧化电厂烟气汞的纳米CdS/BiOI异质结光催化剂的方法。

背景技术

汞作为一种剧毒物质，具有高挥发性、易在生物体内和食物链中永久富集等性质，对环境和人体健康造成极大的危害，对其排放控制已引起广泛的重视。煤燃烧是主要的人为汞排放源，我国每年因燃煤所排放的汞约占人为排放的40％左右，其中电厂约占35％左右。采用光催化氧化技术是目前较为前沿的脱汞技术。近年来，BiOI作为一种可见光诱导、窄带隙半导体而被广泛研究。但是，BiOI量子效率较低限制了其进一步的工业应用。因此，亟需研制开发具有高量子效率的光催化剂。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种制备异质结光催化剂的方法，所述的这种制备异质结光催化剂的方法要解决现有技术中的异质结光催化剂催化效率低、制备工艺复杂，制备成本高的技术问题。

本发明提供了一种制备异质结光催化剂的方法，包括如下步骤：

1)按摩尔比为1:5的比例称取Cd(CH₃COO)₂·2H₂O和CH₄N₂S，将Cd(CH₃COO)₂·2H₂O和CH₄N₂S溶于去离子水中，持续搅拌得到澄清溶液，将溶液倒入水热反应釜中，在130℃-160℃的温度下保温18h-30h，然后自然冷却至室温后用去离子水离心清洗，之后转移到烘箱中干燥，得到CdS纳米颗粒；

2)称取Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于(CH₂OH)₂形成溶液A，所述的Bi(NO₃)₃·5H₂O和(CH₂OH)₂的物料比为1～2g：20～50ml；称取KI溶于(CH₂OH)₂形成溶液B，所述的KI和(CH₂OH)₂的物料比为0.50g：20～50ml；按1:1的体积比，将A溶液加入B溶液中，得到均一溶液C，将溶液C倒入水热反应釜中，在130℃-160℃的温度下保温18h-30h，自然冷却至室温后分别用去离子水、乙醇离心清洗，之后转移到烘箱中干燥，得到BiOI纳米催化剂；

3)将得到的BiOI纳米催化剂和CdS溶解到去离子水中，所述的BiOI纳米催化剂和CdS的质量比为1：0.2～0.4，超声分散20min-120min形成CdS/BiOI悬浊液，离心清洗干燥，最后在200℃-350℃的温度下煅烧60min-180min制得CdS/BiOI异质结光催化剂。

本发明提供了一种工艺简单、成本较为低的硫化镉改性碘氧铋光催化剂的合成方法，是采用超声辅助煅烧法合成CdS/BiOI异质结光催化剂。首先，分别单独制备CdS、BiOI纳米催化剂。将得到的BiOI纳米催化剂和一定量的CdS溶解到去离子水中，通过超声分散将CdS均匀负载到BiOI表面，将目标溶液离心清洗数次，最后经过高温煅烧、自然冷却得到CdS/BiOI异质结光催化剂。