CN111790414B - 一种混晶TiO2/BiOBr复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混晶TiO2/BiOBr复合材料及其制备方法和应用,属于纳米材料制备技术领域。其中,TiO2为金红石和锐钛矿相的混晶结构,BiOBr为二维片状结构,二者形成异质结构。本发明通过合成特定比例的锐钛矿相/金红石相混晶TiO2与BiOBr复合材料(A&R TiO2/BiOBr),构建具有较高催化效率的混晶TiO2结构,与二维BiOBr形成异质结的光催化体系,从而实现对有机污染物的有效降解,因此具有良好的实际应用之价值。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料制备技术领域,具体涉及一种混晶 TiO2/BiOBr复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
太阳能驱动的半导体光催化技术,因为在能源转换以及环境修复方面的优良性能而受到人们的关注。二氧化钛(TiO2)是最常用的光催化剂之一,具有高氧化性、化学稳定性、价格低廉、无毒等优点,但TiO2本身也存在一些固有的缺点,如只能吸收太阳光中的紫外光,太阳光利用率低,光生电子-空穴易复合,因此限制了TiO2的进一步应用。P25型TiO2是一种被广泛应用的具有高催化活性的光催化剂,其良好性能是由于锐钛矿相和金红石相形成的混晶结构所致。因此,受此启发,将锐钛矿相和金红石相耦合形成相异质结/混晶结构,构建类似于晶面异质结的结构,成为提高TiO2光催化活性的有效策略。
由于TiO2导带电势较高,要想减少光生电子和空穴的复合、利用可见光,就需要一个具有合适导带位置和结构的半导体。BiOBr(Eg =2.7eV)是一种具有可见光响应的p型半导体材料,其导带电势比 TiO2负,可以实现BiOBr导带上的电子向TiO2注入。此外,BiOBr 是一种层状结构,其[Bi2O2]片与卤素原子双层交错,这种层状结构可以提供足够大的空间来极化相关的原子和轨道,诱导偶极子可以有效地分离电子-空穴对,有利于提高光催化活性。目前已经有关于将 BiOBr与TiO2进行复合的报道,但发明人发现,这些报道中TiO2均为锐钛矿型TiO2,迄今尚未有将BiOBr与混晶TiO2进行复合的报道。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明提供一种混晶TiO2/BiOBr复合材料及其制备方法和应用,本发明通过合成特定比例的锐钛矿相/ 金红石相混晶TiO2与BiOBr复合材料(A&R TiO2/BiOBr),构建具有较高催化效率的混晶TiO2结构,与二维BiOBr形成异质结的光催化体系,实现对有机污染物的有效降解,因此具有良好的实际应用之价值。
具体的,本发明涉及以下技术方案:
本发明的第一个方面,提供一种混晶TiO2/BiOBr复合材料,所述复合材料中,TiO2为纳米颗粒,BiOBr为二维纳米片状结构,TiO2纳米颗粒均匀分布于BiOBr二维纳米片状结构上,所述TiO2与BiOBr 形成异质结构,且TiO2晶型组成为锐钛矿-金红石型混晶。由于BiOBr 的导带电势比TiO2负,有利于BiOBr将电子注入TiO2。此外,BiOBr 的层状结构可以提供足够大的空间来诱导偶极子有效地分离电子-空穴对,有利于提高光催化活性。
本发明的第二个方面,提供上述混晶TiO2/BiOBr复合材料的制备方法,所述制备方法包括:
S1、混晶二氧化钛(A&R TiO2)的制备:将十二烷基苯磺酸钠溶解在乙醇和盐酸的混合溶液中,在低温条件下搅拌得DBS混合溶液;将钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)和无水乙醇溶液混合后,缓慢加入上述 DBS混合溶液中,搅拌后进行老化处理,然后进行水热反应,纯化即得;
S2、A&R TiO2/BiOBr复合材料的制备:将硝酸铋和十六烷基三甲基溴化铵加入水中搅拌得分散液;调节pH至酸性或中性;加入上述A&R TiO2粉体,搅拌均匀后进行水热反应,纯化即得。
本发明的第三个方面,提供上述混晶TiO2/BiOBr复合材料和/或上述制备方法得到的混晶TiO2/BiOBr复合材料在作为光催化剂中的应用。本发明TiO2/BiOBr复合材料中TiO2为金红石和锐钛矿相的混晶结构,BiOBr为二维片状结构,二者形成异质结构。由于BiOBr 的导带电势比TiO2负,有利于BiOBr将电子注入TiO2。此外,BiOBr 的层状结构可以提供足够大的空间来诱导偶极子有效地分离电子-空穴对,从而有利于提高光催化活性。经试验证明,其能高效降解水体中的有机污染物(如罗丹明B、磺胺嘧啶等)。
本发明的第四个方面,提供一种光催化剂,所述光催化剂包含上述混晶TiO2/BiOBr复合材料和/或上述制备方法得到的混晶 TiO2/BiOBr复合材料。
本发明的第五个方面,提供一种降解水体中有机污染物的方法,所述方法包括向含有有机污染物的水体中施加上述混晶TiO2/BiOBr 复合材料和/或上述制备方法得到的TiO2/BiOBr复合材料进行光催化降解。
其中,所述光为可见光(如日光);
所述有机污染物包括但不限于罗丹明B和磺胺嘧啶。
以上一个或多个技术方案的有益技术效果:
上述技术方案提供的制备方法简单、易控,并最终成功合成具有特定比例A&RTiO2/BiOBr复合光催化体系。其中,TiO2为金红石和锐钛矿相的混晶结构,BiOBr为二维片状结构,二者形成异质结构。由于BiOBr的导带电势比TiO2负,有利于BiOBr将电子注入TiO2。此外,BiOBr的层状结构可以提供足够大的空间来诱导偶极子有效地分离电子-空穴对,有利于提高光催化活性。经试验证明,其能高效光催化降解水体中的有机污染物,因此具有良好的实际应用之价值。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例中A&R TiO2/BiOBr复合光催化体系扫描电镜图片;(a):实施例1中A&R TiO2扫描电镜图片;(b):实施例2 中BiOBr扫描电镜图片;(c):实施例3中A&RTiO2/BiOBr扫描电镜图片。
图2为本发明实施例和对比例中原材料A&R TiO2、BiOBr以及制备的不同复合比例的A&R TiO2/BiOBr光催化剂的拉曼光谱图。
图3为本发明实施例和对比例中不同老化时间下的混晶TiO2以及P25型TiO2在可见光下降解罗丹明B的降解效率图。
图4为本发明实施例和对比例中不同水热时间下的A&R TiO2/BiOBr复合光催化剂在可见光下降解罗丹明B的降解效率图。
图5为本发明实施例和对比例中原材料A&R TiO2、BiOBr以及制备的不同复合比例的A&R TiO2/BiOBr光催化剂在可见光下催化降解磺胺嘧啶效率。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
结合具体实例对本发明作进一步的说明,以下实施例仅是为了解释本发明,并不对其内容进行限定。如果实施例中未注明的实验具体条件,通常按照常规条件,或按照销售公司所推荐的条件;实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可通过商业途径购买得到。
如前所述,由于TiO2导带电势较高,要想减少光生电子和空穴的复合、利用可见光,就需要一个具有合适导带位置和结构的半导体。 BiOBr(Eg=2.7eV)是一种具有可见光响应的p型半导体材料,其导带电势比TiO2负,可以实现BiOBr导带上的电子向TiO2注入。此外,BiOBr是一种层状结构,其[Bi2O2]片与卤素原子双层交错,这种层状结构可以提供足够大的空间来极化相关的原子和轨道,诱导偶极子可以有效地分离电子-空穴对,有利于提高光催化活性。因此,将混晶TiO2与BiOBr复合,形成异质结结构,能够弥补TiO2本身的固有缺陷,从而达到理想的光催化效果。
有鉴于此,本发明的一个具体实施方式中,提供一种混晶TiO2/BiOBr复合材料,所述复合材料中,TiO2为纳米颗粒,BiOBr 为二维纳米片状结构,TiO2纳米颗粒均匀分布于BiOBr二维纳米片状结构上,所述TiO2与BiOBr形成异质结构,且TiO2晶型组成为锐钛矿-金红石型混晶。由于BiOBr的导带电势比TiO2负,有利于BiOBr 将电子注入TiO2。此外,BiOBr的层状结构可以提供足够大的空间来诱导偶极子有效地分离电子-空穴对,有利于提高光催化活性。
其中,TiO2纳米颗粒粒径大小均一,约为10nm左右;BiOBr为不规则片状材料,其长宽约为200nm-2μm,厚度约为30-80nm。
所述混晶TiO2/BiOBr复合材料中Ti/Bi的摩尔比为1:2-5:1,优选为2:1。
本发明的一个具体实施方式中,提供上述混晶TiO2/BiOBr复合材料的制备方法,所述制备方法包括:
S1、混晶二氧化钛(A&R TiO2)的制备:将十二烷基苯磺酸钠溶解在乙醇和盐酸的混合溶液中,在低温条件下搅拌得DBS混合溶液;将钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)和无水乙醇溶液混合后,缓慢加入上述DBS混合溶液中,搅拌后进行老化处理,然后进行水热反应,纯化即得;
S2、A&R TiO2/BiOBr复合材料的制备:将硝酸铋和十六烷基三甲基溴化铵加入水中搅拌得分散液;调节pH至酸性或中性;加入上述A&R TiO2粉体,搅拌均匀后进行水热反应,纯化即得。
其中,所述步骤S1中,
所述十二烷基苯磺酸钠、无水乙醇、去离子水和浓盐酸的质量体积比为0.05~0.2g:35~45mL:8~12mL:10~15mL;优选为0.1g: 40mL:10mL:14mL;
所述低温条件控制为10℃以下,可采用冰水浴进行控制,更为简便高效;
所述钛酸四丁酯和无水乙醇的体积比为0.5~2:1,优选为1:1。
缓慢加入具体采用滴加方式进行,控制滴加速度为1~4滴/秒,进一步优选为2滴/秒;持续搅拌时间为1~2小时;优选为1小时。
所述十二烷基苯磺酸钠与钛酸四丁酯的质量体积比为0.05~0.2g: 8~12mL,优选为0.1g:10mL。
所述老化处理具体方法为:在50~80℃条件下处理2~4小时;优选为50℃处理2小时。
所述水热反应具体条件为:在160~180℃条件下加热处理4~8小时,优选为160℃加热处理6小时。
所述步骤S2中,
所述硝酸铋、十六烷基三甲基溴化铵和水的质量体积比为1~3g: 1~3g:60~90mL;优选为1.5g:1.5g:75mL;
调节pH为2-7,优选pH为4。
水热反应具体条件为:在160~180℃下加热处理6~24小时;优选为160℃下加热处理12小时。
所述TiO2/BiOBr复合材料中Ti/Bi的摩尔比为1:2-5:1,优选为2:1。
本发明通过筛选优化各原料添加用量比例及工艺步骤,最终制备得到一种具有良好光催化降解活性的TiO2/BiOBr复合材料。
上述步骤S1和S2中,纯化步骤均不做具体限定,在本发明的一个具体实施方式中,所述纯化处理包括:离心、清洗和干燥;其中,清洗包括采用无水乙醇和去离子水依次清洗。
本发明的一个具体实施方式中,提供上述混晶TiO2/BiOBr复合材料和/或上述制备方法得到的混晶TiO2/BiOBr复合材料在作为光催化剂中的应用。本发明TiO2/BiOBr复合材料中TiO2为金红石和锐钛矿相的混晶结构,BiOBr为二维片状结构,二者形成异质结构。由于 BiOBr的导带电势比TiO2负,有利于BiOBr将电子注入TiO2。此外, BiOBr的层状结构可以提供足够大的空间来诱导偶极子有效地分离电子-空穴对,从而有利于提高光催化活性。经试验证明,其能高效降解水体中的有机污染物(如罗丹明B、磺胺嘧啶等)。
本发明的一个具体实施方式中,提供一种光催化剂,所述光催化剂包含上述混晶TiO2/BiOBr复合材料和/或上述制备方法得到的混晶 TiO2/BiOBr复合材料。
本发明的一个具体实施方式中,提供一种降解水体中有机污染物的方法,所述方法包括向含有有机污染物的水体中施加上述混晶 TiO2/BiOBr复合材料和/或上述制备方法得到的混晶TiO2/BiOBr复合材料进行光催化降解。
其中,所述光为可见光(如日光);
所述有机污染物包括但不限于罗丹明B和磺胺嘧啶。
以下通过实施例对本发明做进一步解释说明,但不构成对本发明的限制。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。本发明下述方法中,采用的仪器设备和试剂如下:
表1仪器设备
表2主要试剂
实施例1
将0.1g十二烷基苯磺酸钠(DBS)溶解在40mL无水乙醇、10mL 去离子水和14mL浓盐酸的混合溶液中,在冰水浴条件下不断搅拌,使其温度保持在10℃以下。将10mL钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)和10mL 无水乙醇混合,以2滴每秒的速度滴入DBS混合溶液中,持续搅拌 1小时,在50℃的水浴锅中老化2小时后,将得到的溶液转移到100 mL的不锈钢聚四氟乙烯衬里高压釜中,在160℃下加热6小时。离心,用无水乙醇和去离子水清洗,干燥得到白色混晶A&RTiO2粉体。将0.15g该样品加入到150mL 10ppm的磺胺嘧啶溶液中,超声并在黑暗下搅拌30min,达到吸附平衡。在300W氙灯光源下照射,计算其降解效率。
实施例2
将1.5g五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和1.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到75mL去离子水中搅拌10min,将其pH值调至4,转移到100mL高压釜中,在160℃下加热12小时。离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,干燥得到BiOBr粉体。将0.15g该样品加入到150mL10ppm的磺胺嘧啶溶液中,超声并在黑暗下搅拌30 min,达到吸附平衡。在300W氙灯光源下照射,计算其降解效率。
实施例3
将1.5g五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和1.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到75mL去离子水中搅拌10min,将其pH值调至4。然后加入0.5g的A&R TiO2粉体,搅拌30分钟,然后转移到100mL高压釜中,在160℃下加热12小时。离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,干燥得到混晶二氧化钛和溴化氧铋的复合物A&R TiO2/BiOBr。将0.15g该样品加入到150mL10mg·L-1的罗丹明B溶液中,超声并在黑暗下搅拌30min,达到吸附平衡。在300W氙灯光源下照射,计算其降解效率。
对比例1
将0.1g十二烷基苯磺酸钠(DBS)溶解在40mL无水乙醇、10mL 去离子水和14mL浓盐酸的混合溶液中,记为溶液A,在冰水浴条件下不断搅拌溶液A,使其温度保持在10℃以下。由10mL钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)和10mL无水乙醇混合后成的溶液记为溶液B。然后将溶液B以1-2滴每秒的速度滴入溶液A中,持续搅拌1小时,在 50℃的水浴锅中老化1.5小时后,将得到的溶液转移到100mL的不锈钢聚四氟乙烯衬里高压釜中,在160℃下加热6小时。高压釜自然冷却至室温后,离心回收反应产物,并用去离子水洗和无水乙醇洗涤数次,干燥得到白色混晶A&R TiO2粉体。
对比例2
将0.1g十二烷基苯磺酸钠(DBS)溶解在40mL无水乙醇、10mL 去离子水和14mL浓盐酸的混合溶液中,记为溶液A,在冰水浴条件下不断搅拌溶液A,使其温度保持在10℃以下。由10mL钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)和10mL无水乙醇混合后成的溶液记为溶液B。然后将溶液B以1-2滴每秒的速度滴入溶液A中,持续搅拌1小时,在50℃的水浴锅中老化3.5小时后,将得到的溶液转移到100mL的不锈钢聚四氟乙烯衬里高压釜中,在160℃下加热6小时。高压釜自然冷却至室温后,离心回收反应产物,并用去离子水洗和无水乙醇洗涤数次,干燥得到白色混晶A&R TiO2粉体。
对比例3
将1.5g五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和1.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到75mL去离子水中搅拌10min,将其pH值调至4。然后加入一定量的A&R TiO2粉体,搅拌30分钟,然后转移到100mL高压釜中,在160℃下加热6小时。离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,干燥得到混晶二氧化钛和溴化氧铋的复合物A&R TiO2/BiOBr。将0.15g该样品加入到150mL10mg·L-1的罗丹明B溶液中,超声并在黑暗下搅拌30min,达到吸附平衡。在300W氙灯光源下照射,计算其降解效率。
对比例4
将1.5g五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和1.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到75mL去离子水中搅拌10min,将其pH值调至4。然后加入一定量的A&R TiO2粉体,搅拌30分钟,然后转移到100mL高压釜中,在160℃下加热18小时。离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,干燥得到混晶二氧化钛和溴化氧铋的复合物A&R TiO2/BiOBr。将0.15g该样品加入到150mL10mg·L-1的罗丹明B溶液中,超声并在黑暗下搅拌30min,达到吸附平衡。在300W氙灯光源下照射,计算其降解效率。
对比例5
将1.5g五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和1.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到75mL去离子水中搅拌10min,将其pH值调至4。然后加入一定量的A&R TiO2粉体,搅拌30分钟,然后转移到100mL高压釜中,在160℃下加热24小时。离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,干燥得到混晶二氧化钛和溴化氧铋的复合物A&R TiO2/BiOBr。将0.15g该样品加入到150mL10mg·L-1的罗丹明B溶液中,超声并在黑暗下搅拌30min,达到吸附平衡。在300W氙灯光源下照射,计算其降解效率。
对比例6(Ti/Bi=1:2)
将1.5g五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和1.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到75mL去离子水中搅拌10min,将其pH值调至4。然后加入0.124g的A&R TiO2粉体,搅拌30分钟,然后转移到100mL高压釜中,在160℃下加热12小时。离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,干燥得到混晶二氧化钛和溴化氧铋的复合物A&R TiO2/BiOBr。将0.15g该样品加入到150mL10mg·L-1的罗丹明B溶液中,超声并在黑暗下搅拌30min,达到吸附平衡。在300W氙灯光源下照射,计算其降解效率。
对比例7(Ti/Bi=1)
将1.5g五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和1.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到75mL去离子水中搅拌10min,将其pH值调至4。然后加入0.25g的A&R TiO2粉体,搅拌30分钟,然后转移到100mL高压釜中,在160℃下加热12小时。离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,干燥得到混晶二氧化钛和溴化氧铋的复合物A&R TiO2/BiOBr。将0.15g该样品加入到150mL10mg·L-1的罗丹明B溶液中,超声并在黑暗下搅拌30min,达到吸附平衡。在300W氙灯光源下照射,计算其降解效率。
对比例8(Ti/Bi=5)
将1.5g五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和1.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到75mL去离子水中搅拌10min,将其pH值调至4。然后加入1.24g的A&R TiO2粉体,搅拌30分钟,然后转移到100mL高压釜中,在160℃下加热12小时。离心,用去离子水和乙醇洗涤数次,干燥得到混晶二氧化钛和溴化氧铋的复合物A&R TiO2/BiOBr。将0.15g该样品加入到150mL10mg·L-1的罗丹明B溶液中,超声并在黑暗下搅拌30min,达到吸附平衡。在300W氙灯光源下照射,计算其降解效率。
如图1所示,实施例1所制备的混晶TiO2为颗粒状,团聚在一起。实施例2所制备的BiOBr,为不规则片状材料,这些片状BiOBr 堆积在一起,易发生团聚。实施例3所制备的A&RTiO2/BiOBr中, TiO2颗粒粒径约为10nm左右;BiOBr为不规则片状材料,其长宽约为200nm-2μm,厚度约为30-80nm。二者的复合改善了TiO2和BiOBr 的分散性,使得TiO2材料均匀地分布在片状的BiOBr上。
图2为本发明实施例和对比例中原材料A&R TiO2、BiOBr以及制备的不同复合比例的A&R TiO2/BiOBr光催化剂的拉曼光谱图。在 143.7cm-1,392.6cm-1,516.1cm-1,637.6cm-1处是锐钛矿相的振动峰,在435.87cm-1处是金红石相的振动峰,在94.9cm-1,120.3cm-1,137.9 cm-1,388.9cm-1处是BiOBr的振动峰。在A&R/BiOBr复合材料的拉曼图谱中,出现了混晶TiO2及BiOBr的特征振动峰,说明二者实现了有效复合。
图3为不同老化时间下二氧化钛光催化降解罗丹明B效率图,与P25型二氧化钛对比,老化1.5-3.5小时后的混晶二氧化钛催化效率均有提高,其中,老化2小时的混晶二氧化钛降解罗丹明B的效率最高。
图4为不同水热时间下A&R TiO2/BiOBr光催化体系降解罗丹明 B效率图,其中,水热12小时及24小时的复合材料降解效率最高。
图5为光催化降解磺胺嘧啶效率图,单纯BiOBr(实施例2)与实施例1的TiO2复合后,制备的A&R TiO2/BiOBr(实施例3,对比例6,对比例7,对比例8)光催化体系的降解效率均有明显提高,其中实施例3的降解效率最高。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种混晶TiO2/BiOBr复合材料,其特征在于,TiO2为纳米颗粒,BiOBr为二维纳米片状结构,TiO2纳米颗粒均匀分布于BiOBr二维纳米片状结构上,所述TiO2与BiOBr形成异质结构,且TiO2晶型组成为锐钛矿-金红石型混晶;
所述混晶TiO2/BiOBr复合材料的制备方法包括:
S1、混晶二氧化钛A&R TiO2的制备:将十二烷基苯磺酸钠溶解在乙醇和盐酸的混合溶液中,在低温条件下搅拌得DBS混合溶液;将钛酸四丁酯和无水乙醇溶液混合后,缓慢加入上述DBS混合溶液中,搅拌后进行老化处理,然后进行水热反应,纯化即得;所述老化处理具体方法为:在50~80℃条件下处理2~4小时;
S2、A&R TiO2/BiOBr复合材料的制备:将硝酸铋和十六烷基三甲基溴化铵加入水中搅拌得分散液;调节pH至酸性或中性;加入上述A&R TiO2粉体,搅拌均匀后进行水热反应,纯化即得;所述水热反应具体条件为:在160~180℃下加热处理6~24小时;
所述混晶TiO2/BiOBr复合材料可用于光催化降解水体中有机污染物。
2.如权利要求1所述的混晶TiO2/BiOBr复合材料,其特征在于,TiO2颗粒粒径约为10nm;BiOBr为不规则片状材料,其长宽为200 nm-2μm,厚度为30-80 nm;
所述混晶TiO2/BiOBr复合材料中Ti/Bi的摩尔比为1:2-5:1。
3.如权利要求2所述的混晶TiO2/BiOBr复合材料,其特征在于,所述混晶TiO2/BiOBr复合材料中Ti/Bi的摩尔比为2:1。
4.如权利要求1所述的混晶TiO2/BiOBr复合材料,其特征在于,所述步骤S1中,
所述十二烷基苯磺酸钠、无水乙醇、去离子水和浓盐酸的质量体积比为0.05~0.2 g:35~45 mL:8~12 mL:10~15 mL;
所述低温条件控制为10℃以下;
所述钛酸四丁酯和无水乙醇的体积比为0.5~2:1;
缓慢加入具体采用滴加方式进行,控制滴加速度为1~4滴/秒;持续搅拌时间为1~2小时;
所述十二烷基苯磺酸钠与钛酸四丁酯的质量体积比为0.05~0.2 g:8~12 mL;
所述老化处理具体方法为:在50~80℃条件下处理2~4小时;
所述水热反应具体条件为:在160~180℃条件下加热处理4~8小时。
5.如权利要求4所述的混晶TiO2/BiOBr复合材料,其特征在于,所述步骤S1中,所述十二烷基苯磺酸钠、无水乙醇、去离子水和浓盐酸的质量体积比为0.1 g:40 mL:10 mL:14 mL;
所述钛酸四丁酯和无水乙醇的体积比为1:1;
缓慢加入具体采用滴加方式进行,控制滴加速度为2滴/秒;持续搅拌时间为1h;
所述十二烷基苯磺酸钠与钛酸四丁酯的质量体积比为0.1 g:10 mL;
所述老化处理具体方法为:在 50℃处理2小时;
所述水热反应具体条件为:在160℃加热处理6小时。
6.如权利要求1所述的混晶TiO2/BiOBr复合材料,其特征在于,所述步骤S2中,
所述硝酸铋、十六烷基三甲基溴化铵和水的质量体积比为1~3 g:1~3 g:60~90 mL;
调节pH为2-7;
水热反应具体条件为:在160~180℃下加热处理6~24小时;
所述TiO2/BiOBr复合材料中Ti/Bi的摩尔比为1:2-5:1。
7.如权利要求6所述的混晶TiO2/BiOBr复合材料,其特征在于,所述步骤S2中,
所述硝酸铋、十六烷基三甲基溴化铵和水的质量体积比为1.5 g:1.5 g:75 mL;
调节pH为4;
水热反应具体条件为:在160℃下加热处理12小时;
所述TiO2/BiOBr复合材料中Ti/Bi的摩尔比为2:1。
8.如权利要求1所述的混晶TiO2/BiOBr复合材料,其特征在于,所述步骤S1和S2中,纯化处理包括:离心、清洗和干燥;其中,清洗包括采用无水乙醇和去离子水依次清洗。
9.权利要求1-8任一项所述混晶TiO2/BiOBr复合材料在作为光催化剂中的应用。
10.一种降解水体中有机污染物的方法,其特征在于,所述方法包括向含有有机污染物的水体中施加权利要求1-8任一项所述混晶TiO2/BiOBr复合材料进行光催化降解。
11.如权利要求10所述方法,其特征在于,所述光为可见光,所述有机污染物包括罗丹明B和磺胺嘧啶。
12.如权利要求11所述方法,其特征在于,所述可见光为日光。
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