[发明专利]一种纳米线光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米线光催化剂，该纳米线光催化剂的化学式为Bi₂O(OH)₂SO₄；纳米线光催化剂呈纳米线结构，直径为100‑200nm。本发明通过简单的水热反应即可制备得到性能优越的Bi₂O(OH)₂SO₄纳米线：该Bi₂O(OH)₂SO₄纳米线光催化剂，50分钟就可以把200毫升、7.5毫克每升的罗丹明B降解90%以上，预示着Bi₂O(OH)₂SO₄纳米线具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种新型纳米线光催化剂及其简易制备方法、以及光催化活性。

背景技术

进入21世纪，人类面临着能源和环境两个非常严峻的问题，特别是有毒且难降解有机污染物(如多环芳烃、多氯联苯、农药、染料等)引起的环境问题，已成为影响人类生存与健康的重大问题。利用半导体氧化物材料在太阳光照射下表面能受激活化的特性，可有效地氧化分解有机污染物。与传统的净化环境处理方法相比，半导体光催化技术拥有反应条件温和、无二次污染、操作简单和降解效果显著等优势。调研表明，光催化研究和应用最多的光催化剂是TiO₂。但其产生的光生电子空穴对很容易复合，导致电子和空穴不能及时迁移至表面参与氧化还原反应，从而光转化效率较低。因此寻找性能优异的新型光催化材料以获得高效的光催化剂非常重要。由于铋元素是一种无毒绿色的金属，含铋化合物有着广泛的用途，近年来在光催化剂方面，日益取代含铅、锑、镉、汞等有毒元素的化合物，如BiVO₄，Bi₂WO₆，BiOX (X= Cl, Br, I)等。其中，Bi₂O(OH)₂SO₄由于其独特的层状结构，引起了广泛的关注。但是其电子空穴对的分离效率还是不够高，因此，设计有利于电子空穴对分离的结构，是一种非常有效的提高电子空穴对分离效率的手段。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种制备方法简单，且光催化性能优异的材料。

为了达到上述目的，本发明提供了一种纳米线光催化剂，该纳米线光催化剂的化学式为Bi₂O(OH)₂SO₄；纳米线光催化剂呈纳米线结构，直径为 100-200nm。

本发明还提供了上述纳米线光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1） 将1mmol的五水硝酸铋加入盛有15mL蒸馏水烧杯中，搅拌三十分钟；

2） 再加入0.09g的乌洛托品，搅拌三十分钟；

3） 再加入1mmol硫酸钠，搅拌三十分钟；

4） 将上述混合液转移到聚四氟乙烯内衬中，180℃恒温水热反应24小时；洗涤、离心、干燥，得到Bi₂O(OH)₂SO₄纳米线。

本发明还提供了上述纳米线光催化剂在有机污染物光催化降解方面的应用。

具体在进行有机污染物光催化降解时，在有机污染物废水溶液中加入所述纳米线光催化剂，避光搅拌30min后，开启氙灯光源在紫外光照射下进行光催化反应40-50min，即可；其中，有机污染物废水水溶液的浓度不高于于7.5mg/L；纳米线光催化剂的加入量为每200mL有机污染物废水溶液加入0.1g。

进行光催化降解的有机污染物优选罗丹明B。

本发明相比现有技术具有以下优点：