[发明专利]一种金属离子共掺杂BiOBr微球、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种金属离子共掺杂BiOBr微球、制备方法及其应用，所述微球具体为Bi_1‑x‑yCd_xFe_yOBr，其中x＝y＝0.02，或者Bi_1‑xCd_xOBr，其中x＝0.02，或者Bi_1‑xFe_xOBr，其中x＝0.02，所述制备方法包括将铋源和CTAB分别溶于有机溶剂中，超声处理，磁力搅拌；混合得混合溶液，加入金属离子，转移到高压釜中，加上爆破膜，进行微波水热反应；反应结束后，将产物冷却至室温，用去离子水清洗数次，用乙醇充分洗涤，干燥。本发明制备方法条件温和、工艺简单，在模拟太阳光照射下可高效的降解污水中的染料和抗生素等有机污染物。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种金属离子共掺杂BiOBr微球、制备方法及其应用。

背景技术

几十年来，随着受污染水量的增加，对受污染水体的有效处理已成为一个亟待解决的问题。有机污染物作为主要污染物之一，尽管目前存在很多处理方法能解决此问题，但也存在一定的局限性，这也一直是发展低成本、高效率净水技术以解决严重的环境问题，满足政府的环境要求的动力来源，早在1972年，本田和富士岛就提出了以单晶电极为光催化剂的二氧化钛在紫外线照射下分解水。自那时以来，光催化技术以其经济、高效、环保等特点成为废水处理的有效方案。

现有的一些氧化物半导体材料(如TiO₂、ZnO)已被应用于光催化领域，一些研究人员在TiO₂的改性和非TiO₂半导体的研究方面付出了更多的努力。然而，这些氧化物半导体的带隙高于3.0eV：因此，它们只能在紫外线下被激活，而紫外线只占太阳光谱的不到5％。准确地说，在相同条件下，带隙较大的光催化剂对太阳光光谱的利用率较低。随着人们对半导体材料和光催化机理的进一步了解，半导体材料在光催化领域的应用取得了长足的进展，也为环境保护和节能做出了贡献。

目前，人们对不同晶面的半导体光催化剂进行了研究，证明不同晶面的半导体光催化剂会产生不同的电子结构，进而导致不同的能带能级。更重要的是，半导体材料的能带水平直接影响其光催化性能。因此，由[Bi₂O₂]²⁺层夹在两个X^-离子之间的层状结构的Bi基薄膜光催化剂以其独特的电子结构引起了众多研究者的关注。特别是BiOX(X＝Cl，Br，I)具有优异的光催化性能和应用前景，已被广泛研究。BiOX因其可见光响应、高化学稳定性等优点被证明是多相催化反应的理想载体。为了进一步提高半导体材料的光催化性能和可见光响应，采用3d过渡金属(TMs)和掺杂BiOX的稀土原子合成了半导体光催化材料。掺杂可以产生空位或缺陷，改变BiOX(X＝Cl，Br，I)的能隙，从而通过电子的再分布改变材料的本征性质。掺杂杂质原子可以提供杂质能级并改变材料的电荷转移特性，从而提高某些催化反应的性能。