[发明专利]一种可见光下氧化有机硼的Bi/Bi4

说明书

本发明涉及一种用于可见光下氧化压裂液中有机硼的Bi/Bi₄O₅X₂(X＝Br,I)复合体光催化剂的制备方法。分别将含7.8mmol、10.4mmol铋元素的化合物溶于丙三醇中，再将4mmol含碘、溴元素化合物分别溶于丙三醇中；将上述含碘、溴元素的溶液分别加入铋元素的溶液中搅拌反应60min；将混合溶液转移至反应釜中160℃下反应16h，清洗干燥得到前驱物。称取0.3g前驱物加入50mL蒸馏水，50℃水浴温度下水解，干燥得到的固体粉末即Bi/Bi₄O₅X₂(X＝Br,I)复合体光催化剂。所制备的催化剂对可见光响应增强，特别是在去除压裂液液中有机硼中具有很高活性，可应用于压裂液液中有机硼的去除。

技术领域

本发明涉及两种催化剂，具体涉及两种用于光氧化压裂返排液中有机硼的富铋复合光催化剂，特别涉及两种用于光催化氧化压裂返排液中有机硼的可见光响应的 Bi/Bi₄O₅X₂(X＝Br,I)复合光催化剂制备方法及其用途。

背景技术

随着我国工业的蓬勃发展，人们对能源开采的工作不断深入，征对页岩气开采过程中产生的压裂返排液处理是我们面对的一项技术问题。压裂返排液成分复杂，除了主要的交联剂有机硼，还有稠化剂胍胶、杀菌剂季铵盐、助排剂聚乙氧基胺等多种有机添加剂，具有高COD值、高黏度、高浊度、高稳定性等特点。如果将压裂返排液直接排放或回注地层，将会对地下环境和自然环境造成严重的污染，这与我国实施的绿色技术背道而驰。传统处理压裂返排液的主要有固化法、混凝法、微电解法以及生物法，但这些处理过程中加入试剂的种类多、消耗的能量大、处理成本较高、处理周期较长、易产生二次污染等问题。因此，探索一种经济有效、环境友好的压裂返排液聚合物降解技术或工艺，是页岩气持续开采中迫在眉睫解决的问题。

光催化技术是指半导体光催化剂可直接利用太阳能，把光能转化为化学能来促进化合物的降解。其作用机理是通过在半导体催化剂在光照作用下产生活性极强的活性氧物种，活性氧物种几乎能无选择性地将返排液中难降解的有机污染物氧化降解成无毒或低毒的小分子物质，甚至直接矿化为二氧化碳和水及其它小分子羧酸，达到无害化目的。该技术具有无选择性、氧化能力强、反应速度快、处理效率高，无二次污染等优点。光催化技术独特的优点使得它在处理页岩气的压裂返排液有着巨大的应用前景，而光催化剂则是光催化技术运行的纽枢。因此，研制新型的光催化剂是提高光催化效率的核心技术。

卤化氧铋是一种新型的半导体材料，具有无毒、廉价、氧化还原能力强、化学性质稳定和抗光腐蚀等特性备受人们的青睐。但卤化氧铋的导带底位置太正而不能有效的活化更多的分子氧，从而不能有效的提高光催化效率。鉴于黄柏标教授课题报道了当改变半导体材料中Bi的含量可以使BixTiyOz的导带位置变负(Wei W,Dai Y,Huang B. First-principles characterization of Bi-based photo catalysts:Bi₁₂TiO₂₀,Bi₂Ti₂O₇,andBi₄Ti₃O₁₂[J].The Journal of Physical Chemistry C,2009,113(14):5658-5663.)，进而引申到通过控制卤化氧铋中卤原子和氧原子的值改变导带位置，从此开启了富铋策略调控能带中的导带位置，得到新型的富铋光催化剂。