[发明专利]一种生物质辅助合成卤氧化铋光催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种铋系光催化剂的制备方法，尤其涉及一种生物质辅助合成卤氧化铋光催化剂的制备方法。是在合成卤氧化铋的过程中，加入羧甲基纤维素钠，生成BiOX‑CMC，其中X表示卤素。本发明可形成3D结构的卤氧化铋光催化剂，从而获得更好的降解效果。且本发明选用的羧甲基纤维素钠为生物质衍生物，对人体无毒害作用，具有很好的环境友好性。本发明涉及的制备方法工艺简单、易于控制、成本低廉，与常规水热法相比，其比表面积获得了较大的提高，因此在降解罗丹明和四环素中均有较好的表现。

技术领域

本发明涉及一种铋系光催化剂的制备方法，尤其涉及一种生物质辅助合成卤氧化铋光催化剂的制备方法。

背景技术

光催化技术是一种清洁的光能利用物质转化技术，它的应用领域包括光解水制氢、降解水体中的有机污染物、降解空气中的挥发性有机物(VOCs)以及模拟植物光合作用过程等。借助半导体材料实现光催化反应的技术得到越来越广泛的关注。

据报道，铋系光催化剂具有良好的催化性能，它们在可见光区域具有明显的吸收，这表明这些物质均可以响应可见光，具有可见光催化氧化处理有机污染物的能力。BiOX的导带和价带位置分别由Bi元素的d电子轨道与氧原子的2p轨道决定，X原子的参与了轨道杂化，形成新的连续价带。因此具有较好的可见光响应。

通常而言，两种主导晶面的卤氧化铋得到最广泛的研究，即暴露{001}和暴露{010}晶面两种，研究中因{001}晶面含有更多的终端活性O原子，且其光生载流子在内电场作用下有更短的体相到表面的传输距离而表现出更高的光催化性能。但也有研究指出暴露{010}晶面的2D结构的BiOX往往具有超薄结构，仅有几到几十纳米的厚度，或者组成3D的花状BiOX，因此具有更高的比表面积，从而使以表面吸附为光催化反应前提的光催化降解反应获得更好的降解效果。

现在技术中获得性能优异的3D-BiOCl常常使用的是溶剂热法，选用的溶剂包括PVP、DMF、EG、PEG等等，这些溶剂均为石油化工产物，有的甚至有一定的毒性。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种生物质辅助合成卤氧化铋光催化剂的制备方法，可形成3D结构的卤氧化铋光催化剂，从而获得更好的降解效果。且本发明选用的羧甲基纤维素钠为生物质衍生物，对人体无毒害作用，具有很好的环境友好性。

本发明是这样实现的：

一种生物质辅助合成卤氧化铋光催化剂的制备方法，在合成卤氧化铋的过程中，加入羧甲基纤维素钠，生成BiOX-CMC，其中X表示卤素。

优选地，所述X＝Cl或Br。

优选地，合成过程采用的溶剂为羧甲基纤维素钠水溶液。

本发明具体包括如下步骤：

将硝酸铋溶于羧甲基纤维素钠水溶液中，得到溶液A，另将卤化钾溶于羧甲基纤维素钠水溶液中，得到溶液B，然后将溶液B逐滴加入溶液A中，搅拌均匀，移入聚四氟乙烯高压反应釜中，120℃-160℃反应12-24h后，将产物经洗涤、过滤、干燥得到BiOX(CMC)的光催化剂。

本发明是以硝酸铋和卤化钾为原料，利用水热法，辅以生物质溶液(羧甲基纤维素钠溶液)的体系合成出具有较好的可见光响应BiOX(CMC)光催化材料，可用于在可见光下光催化降解废水中的有机染料和抗生素。

本发明采用的羧甲基纤维素钠作为植物纤维的衍生物，具有羟基和羧基的双官能团结构，可与金属元素产生络合。在卤氧化铋的合成过程中，加入的羧甲基纤维素钠溶液，其羧基可与金属铋元素发生络合反应，从而起到调控其反应速度的目的，与此同时，其羟基结构也能对反应进程产生影响，最终使得到的产物的形貌和主导晶面均发生变化。

本发明具有如下优点：