[发明专利]一种用于污水处理的负载型氯氧化铋光催化剂及制备方法

说明书

本发明提供了一种用于污水处理的负载型氯氧化铋光催化剂及制备方法。先将粘土矿物蛭石加入无水乙醇中超声分散得到悬浮液，然后加入盐酸多巴胺混合均匀后回流反应，得到多巴胺改性蛭石粘土矿物材料，与硝酸铋与聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液、氯化铵、氢氧化钠和去离子水混合后进行微波水热反应，即得多巴胺改性蛭石粘土矿物负载氯氧化铋的光催化剂。该方法通过含有丰富的酚羟基和氨基的多巴胺对蛭石进行改性，利用这些基团的极强仿生黏附力，使得蛭石粘土矿物材料的吸附能力得到了增强，氯氧化铋牢固均匀负载于其上，有效解决了氯氧化铋的团聚问题，所得光催化剂吸附能力强，光能利用率高，光催化活性好，且易于回收再利用，可广泛用于污水处理中。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及光催化剂的制备，特别是涉及一种用于污水处理的负载型氯氧化铋光催化剂及制备方法。

背景技术

随着工业的不断发展，环境污染日益严重，人们对环境的要求不断提高，传统水处理工艺中的物理方法、生物方法往往不能得到满意的结果。光催化氧化技术是近20年才出现的水处理新技术，其在环境保护上的应用已引起世界各国高度重视，我国在这方面也加强了投资力度。近几年来，光催化氧化法以成本低、无二次污染的突出优点，已得到人们的普通认可。选择高效的催化剂，摸索最佳的操作参数，寻求最佳的解决方案，提高污水中有机物的分解率成为研究的重要课题。

光催化剂是光催化技术的核心。然而，目前的半导体光催化剂由于带隙较宽，常用的光催化剂只能吸收紫外光进行反应。由于紫外光在太阳光中的比例较小，使得光催化剂不能很好的利用太阳光，所以开发可见光响应的光催化剂显得十分有必要。其中氯氧化铋作为一类重要的光催化剂，因其带隙较宽，存在上述问题，长久以来无法有效利用。多巴胺因含有丰富的酚羟基和氨基，几乎能粘附到任何基体上，且可赋予材料表面新的活性基团，使改性后黏土作为二级反应的平台，为光催化剂性能改性提升的提供了一种可能，越来越受到研究人员的重视。

中国发明专利申请号201410247057.1公开了一种氯氧化铋/石墨烯复合可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）制备银白色纯氯氧化铋光催化剂；（2）配置100mL质量浓度为10~60mg/L的氧化石墨烯水溶液，超声分散1h，加入0.2g步骤（1）制得的氯氧化铋光催化剂并搅拌吸附2h，然后加入水合肼，搅拌均匀后于80℃水浴中还原反应至溶液变为均匀黑色；（3）反应结束后，溶液自然冷却至室温，过滤，水和乙醇各清洗三次，然后在恒温干燥箱中60℃干燥8h，即制得氯氧化铋/石墨烯复合可见光催化剂。此发明制得的氯氧化铋/石墨烯复合可见光催化剂具有太阳光响应，可以利用自然太阳光有效降解磺胺废水，且性能稳定，无毒，具有较强的市场应用前景。

中国发明专利申请号201110344121.4公开了一种硫化铋纳米粒子/氯氧化铋复合光催化材料及其制备方法，先将硝酸铋和氯化1-十二烷基-3-甲基咪唑分别溶解在乙二醇甲醚中然后溶剂热反应制成氯氧化铋微米球，再将氯氧化铋微米球加入到含有硫源的水溶液中部分离子交换制得含硫化铋纳米粒子和氯氧化铋的复合光催化材料。此发明的方法在室温常压下即可实施，成本低，设备简单易操作，且可大规模生产，在工业生产方面具有重要的潜在应用。制备的硫化铋/氯氧化铋复合光催化材料具有良好的可见光吸收，显著改善了光生载流子的分离，大大提高了材料的光催化性能。

中国发明专利申请号201410482150.0公开了一种片状氯氧化铋光催化材料的制备方法，此发明涉及光催化材料的制备方法。此发明要解决现有光催化剂禁带较宽、对可见光的响应较小，导致太阳能的利用效率低的问题。方法：（1）称取Bi(NO₃)₃·5H₂O和K₃Fe(CN)₆；（2）制备BiFe(CN)₆；（3）合成片状氯氧化铋光催化材料。此发明以六氰合铁酸铋为前驱体，采用离子交换法制备片状氯氧化铋光催化材料。具有工艺简单、能耗较小、安全性高、样品纯度高、样片相貌均匀的优点。此发明用于制备片状氯氧化铋光催化材料。