[发明专利]一种污水处理用硫化铜-碱式碳酸铋光催化剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种污水处理用硫化铜‑碱式碳酸铋光催化剂及制备方法。所述复合光催化剂由以下步骤制得：a、将氨水逐渐加入硝酸铋溶液，至不再产生沉淀后继续搅拌，对沉淀过滤、洗涤后加入碳酸氢铵溶液中，反应后过滤、洗涤、干燥，制得碱式碳酸铋；b、将得到的碱式碳酸铋加入硫代乙酰胺溶液中，再逐滴滴加醋酸铜溶液，加热反应合成的硫化铜后负载于碱式碳酸铋模板，即得硫化铜‑碱式碳酸铋复合光催化剂。所述方法具有以下有益效果：利用负载与碱式碳酸铋的硫化铜的敏化作用，拓展了复合催化剂的响应光谱范围，降低了禁带宽度，从而提高了光催化反应中对太阳能利用率，光催化活性高，用于水处理时催化分解效率高，并且制备过程简单易控，成本低，环保性好，可广泛用于污水处理。

技术领域

本发明涉及光催化剂领域，具体涉及水处理专用光催化剂的制备，尤其是涉及一种污水处理用硫化铜-碱式碳酸铋光催化剂及制备方法。

背景技术

近年来，各种环境污染越来越严重，其中水污染尤为引起全球范围内的广泛重视。当前水处理中常采用的方法是物化法和生化法，但存在处理效果不佳，容易产生二次污染，适用范围有限，成本高等问题。光催化氧化技术可在在光照的条件下能够产生强氧化性的自由基，能彻底降解几乎所有的有机物，并最终生成H₂O、CO₂等无机小分子，并且具有反应条件温和，反应设备简单，二次污染小，操作易于控制，催化材料易得，运行成本低，等优点，因而近年来受到广泛关注。

用于水处理的光催化剂主要为n型半导体。近年来的研究发现， 碱式碳酸铋具有良好的光催化活性， 成为一种具有潜力的光催化剂。碱式碳酸铋具有Sillen相泡铋矿结构，它由Bi-O层和CO₃层交替叠层而构成， 其中8配位的Bi ³⁺ 离子具有立体活性的孤对电子，会使Bi-O多面体产生较大的变形。目前碱式碳酸铋用于光催化时存在以下问题：量子效率比较低，禁带宽，只能被紫外光所激发等。与其他光催化材料进行复合是一种提高光能利用率的有效技术手段，可用于碱式碳酸铋及其他光催化剂性能提升的研究和应用。

专利申请号201710089506.8公开了一种钴氧化物掺杂的碱式碳酸铋/氯氧化铋光催化剂，由碱式碳酸铋和氯氧化铋组成，其重量百分含量为：碱式碳酸铋55%～90%；氯氧化铋10%～45%，以上各组分的质量百分含量之和为100%，其制备方法步骤如下：（1）将碱式碳酸铋加入至氯化钴水溶液中，超声分散30 min，氯化钴质量为所述碱式碳酸铋质量的5%-30%；（2）将步骤（1）所得的超声分散混合溶液在100℃下加热搅拌，直至水分完全蒸发，研磨成粉末，然后，再以5℃/min的速度升温至350℃煅烧3 h，煅烧后得到碱式碳酸铋/氯氧化铋光催化剂。该方法简单快速，能提高催化剂的催化效率，适合于工业化生产，可广泛用于降解有机污染物、光催化分解水制氢等领域。

专利申请号201710406905.2公开了一种CdS-CuS纳米复合光催化剂的制备方法，用巯基苯并噻唑合镉做前驱体，经液相热分解制得硫化镉，以硫化镉为核，通过离子吸附，使硫化铜附着在硫化镉表面，得到CdS-CuS纳米复合光催化剂；本发明操作简单，环境友好，得到纳米颗粒形貌均一，尺寸、原子比例可控的复合金属硫化物，颗粒在10~20 nm之间；能够有效的吸收紫外光及可见光，对有机污染物物罗丹明B，亚甲基蓝有显著的降解作用；有效的阻止了光生电子与空穴的复合，提高其光催化分解水的效率。

专利申请号201410687424.X公开了一种硫化铜/氧化钛异质结光催化剂的低温制备方法。（1）以钛的无机盐或有机盐为前驱体，采用沉淀法或溶胶-凝胶方法制得氢氧化钛；（2）400-650℃温度下，对氢氧化钛进行焙烧，焙烧2~4h，得到二氧化钛载体；（3）将铜粉和硫粉分散在特定溶剂中，将二氧化钛载体浸渍入此溶剂中磁力搅拌，40~60℃水浴加热4~24h，在此过程中由铜粉和硫粉生成的硫化铜可以负载到二氧化钛载体上；（4）将上述硫化铜/二氧化钛样品冷却至室温，经过过滤、洗涤、干燥即可得到硫化铜/二氧化钛异质结光催化剂。