[发明专利]制备高活性铁掺杂卤氧化铋光芬顿催化剂的方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了制备高活性铁掺杂卤氧化铋光芬顿催化剂的方法及其产品和应用，包括以下步骤，按摩尔比为0.01～2：1分别取铁盐和铋盐加入溶剂中，然后加入过量的氢卤酸使铋盐和铁盐完全溶解形成混合溶液，待混合溶液至澄清后将其匀速滴入氢氧化钠溶液中，并不断搅拌至pH＝4～14，将反应液在低于100℃反应至少1h，反应完毕后将获得的沉淀进行洗涤，烘干得高活性铁掺杂卤氧化铋光芬顿催化剂。本发明的方法操作简单，能耗低制得的催化剂有效降低光生电子和空穴的复合率，提高电子的传导，且比表面积更大，与反应底物接触得更加充分，光芬顿催化剂催化活性高。

技术领域

本发明涉及光芬顿催化材料领域，具体涉及一种常温法合成高活性铁掺杂卤氧化铋光芬顿催化剂的方法，还涉及由该方法制得的产品和应用。

背景技术

卤氧化铋因其合适的禁带宽度和独特的电子结构，具有较高的光催化活性和对可见光的利用能力，在可见光下对有机污染物、染料、农药和生物化学药品有着显著的催化降解性能，从而引起了研究者广泛的关注。卤氧化铋催化剂的合成方法有水热法、溶剂热法、模板法、高温固相法等，都需要在高温条件下，外加较多的能量合成，对设备要求高，技术难度大，安全性能差，生产投入的成本较大，合成周期长，产量较低，难以实现大规模工业化生产。所以需要改进卤氧化铋的合成方法，改变其结构和组成，改善催化剂的性能，拓宽其应用范围，降低其生产成本，得到高产高效的新型铋基催化剂。

近年来，铁酸铋作为一种重要的光磁材料，其晶体引起了材料科学和光催化领域科学家的极大重视。研究工作者将其引入到光催化领域中来。对卤氧化铋的组成和结构改变，基于光芬顿反应体系(即光源辅助芬顿反应)可以增强对有机污染物的去除效果，但一般的光芬顿催化剂合成条件要求高，能耗大，从而不能得到广泛的使用。

本发明基于光催化和芬顿效应协同强化的高效催化作用，向卤氧化铋中掺杂铁(III)后形成芬顿体系，利用多金属(复合物)之间的协同作用，加速Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环，显著提高催化剂的活性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种制备高活性铁掺杂卤氧化铋光芬顿催化剂的方法，本发明的目的之二在于提供由上述方法制得的高活性铁掺杂卤氧化铋光芬顿催化剂；本发明的目的之三在于提供所述高活性铁掺杂卤氧化铋光芬顿催化剂的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、制备高活性铁掺杂卤氧化铋光芬顿催化剂的方法，包括如下步骤：按摩尔比为0.01～2：1分别取铁盐和铋盐加入溶剂中，然后加入过量的氢卤酸使铋盐和铁盐完全溶解形成混合溶液，待混合溶液至澄清后将其匀速滴入氢氧化钠溶液中，并不断搅拌至pH＝4～14，将反应液在低于100℃反应至少1h，反应完毕后将获得的沉淀进行洗涤，烘干得高活性铁掺杂卤氧化铋光芬顿催化剂。

本发明中，所述溶剂为水或乙醇中的一种；所述铁盐为硝酸铁、氯化铁、溴化铁、硫酸铁中的至少一种；所述铋盐为次碳酸铋、硫酸铋、硝酸铋中的至少一种。

本发明优选的，所述氢卤酸加入量按铋盐：氢卤酸摩尔比大于2：15。更优选的，氢卤酸为盐酸、氢溴酸、氢碘酸或氢氟酸中的任一种；氢卤酸为氢溴酸效果最佳。本发明中氢卤酸可以直接使用浓酸，也可以使用稀释后的酸。

本发明优选的，所述溶解为采用超声波溶解。

本发明优选的，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.6～3.15mmol/ml。

本发明优选的，所述洗涤为依次用水、有机溶剂洗涤至溶液pH为6-7，电导率＜20us/cm。

本发明优选的，所述有机溶剂为无水乙醇和丙酮中的至少一种。

本发明优选的，所述烘干为烘干至卤氧化铋水分低于0.5％。

本发明优选的，所述染料为RhB染料。