CN112742419A - 一种可见光响应的新型纳米催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种可见光响应的新型纳米催化剂及其制备方法和应用，涉及光催化剂制备和光催化‑高级氧化水处理技术领域。本申请提供了一种新型纳米催化剂，花状CDs‑BiO1‑xCl微球的基底是花状BiO1‑xCl微球，CDs纳米晶紧密负载在花状BiO1‑xCl微球表面，花状BiO1‑xCl微球由纳米板自组装而成；其中，BiO1‑xCl具有氧空位，式中x为缺失的氧原子，1‑x代表留下的氧空位。由于本申请在BiOCl中制造了氧空位，再进一步引入CDs，CDs和氧空位的共同作用缩小了BiOCl禁带宽度，扩展了BiOCl的吸光范围，使得CDs‑BiO1‑xCl对可见光进行有效吸收，提高了CDs‑BiO1‑xCl催化剂太阳能利用率；此外，碳量子点独特的电子转移能力提高了CDs‑BiO1‑xCl的光生电子‑空穴分离效率，进而提高了CDs‑BiO1‑xCl的光催化性能。
Description
技术领域
本发明涉及光催化剂制备和光催化-高级氧化水处理技术领域，更具体的，涉及一种可见光响应的新型纳米催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
当今社会水污染问题日益严重，尤其是有机污染物带来的一系列问题，水环境中的有机污染物主要包括多杂环有机物、多环芳烃、多氯联苯、合成洗络剂、合成染料、合成农药等类型。由于传统的处理方法存在着诸多难以解决的问题，其治理效果和经济效益大打折扣，使人们的目光投向了更加高效清洁的光催化剂身上来。光催化降解技术作为一种高级氧化处理技术，与常规废水处理方法相比，具有易于操作、对有机污染物无选择性、反应条件温和、反应快速、节能环保以及光催化剂可回收等优势。
目前，可用于光催化降解有机污染物的光催化剂已有大量报道，如TiO2、ZnO、BiOCl、CdS、C3N4等，其中BiOCl以其独特的晶体结构和电子结构及其优异的光催化活性得到了广泛研究，具有潜在的应用前景。BiOCl是由Cl层和Bi2O2层交替叠加而成的具有正氟氯铅矿型(PbFCl)晶型结构的层状半导体材料，这种结构通常有利于光生载流子的传输和分离，从而显示出较高的光催化性能。但是，BiOCl的禁带宽度约为3.4eV，只能吸收和利用紫外光，太阳能利用率较低；另外，单一的BiOCl光生电子-空穴对复合率较高，导致其光生载流子不能被充分利用。通常对BiOCl进行过改性以提高其光催化活性，常用的改性方法有形貌调控、非金属/金属元素掺杂、构建半导体异质结、贵金属表面修饰、制造缺陷等。
发明内容
本申请提供一种可见光响应的新型纳米催化剂及其制备方法和应用，以解决BiOCl只能吸收和利用紫外光，太阳能利用率较低的问题。
第一方面，本申请提供了一种可见光响应的新型纳米催化剂，该新型纳米催化剂为花状CDs-BiO1-xCl微球，花状CDs-BiO1-xCl微球的基底是花状BiO1-xCl微球，CDs纳米晶紧密负载在花状BiO1-xCl微球表面，花状BiO1-xCl微球由纳米板自组装而成；其中，BiO1-xCl具有氧空位，式中x为缺失的氧原子，1-x代表留下的氧空位。
第二方面，本申请提供了一种可见光响应的新型纳米催化剂的制备方法，用于制备上述第一方面的可见光响应的新型纳米催化剂，该制备方法为：将CDs与BiO1-xCl混合后，在300℃～500℃真空条件下煅烧3h～5h，制得一种可见光响应的新型纳米催化剂。
在一具体实施例中，CDs与BiO1-xCl的质量比为1:(5～100)，煅烧过程中的升温速率为3℃/min～5℃/min。
在一具体实施例中，CDs的制备方法为：将柠檬酸和尿素溶于溶剂中，在160℃～180℃下保持6h～10h，取上清液真空冷冻干燥，制得CDs。
在一具体实施例中，柠檬酸和尿素的质量比为(2～3):1。
在一具体实施例中，BiO1-xCl的制备方法为：将KCl和Bi(NO3)3·5H2O溶于二元醇或多元醇中，在160℃～180℃下保持15h～18h，制得BiO1-xCl；
在一具体实施例中，Bi(NO3)3·5H2O和KCl的摩尔比为1:1，多元醇包括甘油，二元醇包括乙二醇。
第三方面，本申请提供了上述第一方面的可见光响应的新型纳米催化剂在降解水体中有机污染物的应用，有机污染物包括双酚A。
在一具体实施例中，新型纳米催化剂激活过硫酸盐降解水体中的双酚A。
在一具体实施例中，在水体中，双酚A的浓度为5mg/L～20mg/L，双酚A的pH值范围为3～11，过硫酸盐的浓度为1mmol/L～8mmol/L。
与现有技术相比，本申请包括以下优点：
本申请提供了一种可见光响应的新型纳米催化剂，该新型纳米催化剂为花状CDs-BiO1-xCl微球，花状CDs-BiO1-xCl微球的基底是花状BiO1-xCl微球，CDs纳米晶紧密负载在花状BiO1-xCl微球表面，花状BiO1-xCl微球由纳米板自组装而成。由于本申请在BiOCl中制造了氧空位，氧空位的引入在BiOCl表面形成缺陷，暴露大量不饱和配位键，可作为催化活性位点提高BiOCl的催化效率；而碳量子点具有独特的电子转移能力，可以提高了BiOCl的光生电子-空穴分离效率，进而提高了BiOCl的光催化性能。本申请中CDs和氧空位的共同作用缩小了BiOCl禁带宽度，扩展了BiOCl的吸光范围，使得CDs-BiO1-xCl对可见光进行有效吸收，提高了CDs-BiO1-xCl催化剂太阳能利用率。
本申请提供了一种可见光响应的新型纳米催化剂的制备方法，将BiO1-xCl和CDs混匀后在真空条件下进行煅烧，制备了具有缺陷结构的CDs-BiO1-xCl。由于煅烧过程中并未破坏BiO1-xCl的氧空位，使制得的BiO1-xCl具有优良的光催化性能。
附图说明
图1为本发明实施例1和对比例的SEM图像；其中：(a)对比例中BiOCl的SEM图，(b)实施例1中BiO1-xCl的SEM图；
图2为本发明实施例1和对比例的TEM图和HRTEM图：(a)CDs-BiOCl的TEM图，(b)CDs-BiO1-xCl的TEM图，(c)CDs-BiOCl的HRTEM图，(d)CDs-BiO1-xCl的HRTEM图；
图3为本发明实施例1和对比例中所制备样品的XRD谱图；
图4为本发明实施例1和对比例中所制备样品的紫外-可见漫反射光图谱；
图5为本发明实验例1和对比例中所制备样品的降解BPA效率对比图；
图6为本发明实验例1、实施例2、实施例3和实施例4所制备的CDs-BiO1-xCl降解BPA效率对比图；
图7为本发明实验例1中CDs-BiO1-xCl降解BPA的稳定性研究。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
本发明涉及到的原料或试剂均为普通市售产品，涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。
光催化降解技术作为一种高级氧化处理技术，与常规废水处理方法相比，具有易于操作、对有机污染物无选择性、反应条件温和、反应快速、节能环保以及光催化剂可回收等优势。目前，可用于光催化降解有机污染物的光催化剂已有大量报道，如TiO2、ZnO、BiOCl、CdS、C3N4等，其中BiOCl以其独特的晶体结构和电子结构及其优异的光催化活性得到了广泛研究，具有潜在的应用前景。BiOCl是由Cl层和Bi2O2层交替叠加而成的具有正氟氯铅矿型(PbFCl)晶型结构的层状半导体材料，这种结构通常有利于光生载流子的传输和分离，从而显示出较高的光催化性能。但是，BiOCl的禁带宽度约为3.4eV，只能吸收和利用紫外光，太阳能利用率较低；另外，单一的BiOCl光生电子-空穴对复合率较高，导致其光生载流子不能被充分利用。通常对BiOCl进行过改性以提高其光催化活性，常用的改性方法有形貌调控、非金属/金属元素掺杂、构建半导体异质结、贵金属表面修饰、制造缺陷等。
碳量子点(CDs)是一种新型的碳纳米材料，因其低生物毒性，独特的电子转移能力和光子转换特性而备受关注。在BiOCl晶体内制造氧空位在其导带底部形成掺杂能级，可有效缩短BiOCl的禁带宽度，扩大了其可见光吸收范围。而CDs的修饰进一步提高了催化剂可见光吸收能力及光致电子-空穴对的分离效率。
第一方面，本申请提供了该新型纳米催化剂为花状CDs-BiO1-xCl微球，花状CDs-BiO1-xCl微球的基底是花状BiO1-xCl微球，CDs纳米晶紧密负载在花状BiO1-xCl微球表面，花状BiO1-xCl微球由纳米板自组装而成花状；其中，BiO1-xCl具有氧空位，式中x为缺失的氧原子，1-x代表留下的氧空位。
本申请的CDs-BiO1-xCl为花状微球，其具有很大的比表面积，在CDs-BiO1-xCl表面具有大量的活性粒子，这些活性粒子可以与水体中的有机污染物反应，将污染物分解为小分子污染物或者无污染的物质。此外，CDs-BiO1-xCl中由于氧空位的存在，可以通过单电子还原路径活化氧分子到超氧自由基，并进一步产生其它活性氧物种，如双氧水、羟基自由基，这些活性氧物种赋予了CDs-BiO1-xCl优良的污染物氧化去除和选择性氧化能力。
CDs-BiO1-xCl在BiOCl中同时引入了CDs和氧空位，减小了BiOCl的禁带宽度，并且利用CDs的电子转移特性有效分离BiOCl光生电子-空穴对，进而提高了BiOCl的可见光催化活性。
第二方面，本申请提供了一种可见光响应的新型纳米催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将质量比为(2～3):1的柠檬酸和尿素溶于去离子水中，转移至高压反应釜中在160℃～180℃下保持6h～10h，冷却至室温后，将反应产物离心取上清液，进一步真空冷冻干燥，制得CDs；其中，煅烧过程中的升温速率为3℃/min～5℃/min。
(2)将摩尔比为1:1的KCl和Bi(NO3)3·5H2O分别溶解在甘油或乙二醇中，然后将KCl溶液缓慢添加到Bi(NO3)3·5H2O溶液中，不断搅拌确保充分混合，随后将混合物转移到高压釜中，并在160℃～180℃下水热反应15h～18h；冷却至室温后，将反应产物进行离心洗涤处理，收集沉淀物并烘干，制得BiO1-xCl。
将KCl和Bi(NO3)3·5H2O溶解在甘油或乙二醇时，一个醇基可以与KCl和Bi(NO3)3·5H2O反应生成氢氧化物，进一步生成BiOCl；其余的醇基与BiOCl(001)表面上暴露的氧反应，以去除表面氧原子，从而形成氧空位。
此外，溶剂的粘度影响离子衍射效率，可以通过选择粘度适宜的溶剂调节二维BiOCl纳米片沿(001)面的厚度。
(3)将CDs溶于无水乙醇，加入BiO1-xCl于60℃下持续搅拌到无水乙醇挥发，最后将所得物在300℃～500℃真空煅烧3h～5h后，冷却至室温并离心洗涤，干燥处理，制得CDs-BiO1-xCl复合光催化剂；其中，CDs粉末和BiO1-xCl的质量比为1:(5～100)，煅烧过程的升温速率控制在3℃/min～5℃/min。
采用真空煅烧将CDs与BiO1-xCl进行复合时，真空环境隔绝了氧气，防止BiO1-xCl中的氧空位被氧气填充；且煅烧过程中，CDs的C-O/C＝O/C-C键合在BiO1-xCl表面，进一步确保BiO1-xCl中的氧空位不被填充。
需要说明的是，CDs-BiO1-xCl不仅可以应用于光催化降解废水，也可应用于情况。本领域技术人员可根据对复合纳米催化剂CDs-BiO1-xCl的具体要求，采用不同的煅烧温度和时间。
第三方面，本申请提供了一种可见光响应的新型纳米催化剂在降解水体中有机污染物的应用，有机污染物包括双酚A。
在一具体实施例中，新型纳米催化剂激活过硫酸盐降解水体中的双酚A。在一具体实施例中，在水体中，双酚A的浓度为5mg/L～20mg/L，双酚A的pH值范围为3～11，过硫酸盐的浓度为1mmol/L～8mmol/L，优选地过硫酸盐的浓度为2mmol/L，其中过硫酸盐包括过硫酸钾(PS)。需要说明的是，过硫酸盐的浓度为2mmol/L指的是每升废水中加入过硫酸盐的量为2mmol。
在BPA和催化剂投加量固定不变的情况下，PS的添加量在一定范围内越高，降解效果越好，但当添加量过高，降解效果没有明显提升。发明人探索了1mmol/L～8mmol/L，发现过硫酸盐的浓度为2mmol/L其效果最佳。这主要是因为当催化剂的量固定不变时，所能激活的PS也是固定，当PS过多部分PS无法被激活故不能进一步提高降解效果。
CDs-BiO1-xCl激活过硫酸盐降解水体中的双酚A时，过硫酸盐在该体系中作为助氧化剂，可以被CDs-BiO1-xCl产生的光生电子激活产生活性氧化物质(羟基自由基、硫酸根自由基)，从而增加催化体系整体的活性氧化物质产率，进一步提高体系的光催化降解双酚A的效果。
经试验验证，本申请的CDs-BiO1-xCl在可见光照射下，可激活过硫酸钾(PS)，对BPA进行光催化降解，15分钟内可将BPA完全降解，与BiOCl相比，光催化降解效果显著提高。
为了进一步理解本申请的技术方案，下面结合具体的实施例进行说明。
实施例1
步骤1，准确称取3.0g的柠檬酸和1.0g尿素溶于20ml去离子水中，然后将上述溶液转移至高压反应釜中，180℃反应8小时。冷却至室温后，将混合物转移至离心管，高速离心30min后，取上清液进行冷冻干燥，得到CDs粉末；
步骤2，分别准确称取2mmol的Bi(NO3)3·5H2O和2mmol KCl溶于30ml甘油中，超声搅拌至反应物完全溶解后，将二者混合搅拌得到白色悬浊液。然后将白色悬浊液转移至100mL高压反应釜中，160℃反应16小时。冷却至室温后，用无水乙醇和去离子水离心洗涤数次，将得到的沉淀物置于60℃干燥，得到BiO1-xCl。
步骤3，准确称取25mg步骤1所得的CDs粉末溶于20ml无水乙醇，然后加入475mg步骤2所得的BiO1-xCl，将上述混合物于60℃下持续搅拌直到无水乙醇全部挥发，接着将得到的粉体置于管式炉中真空煅烧，煅烧时升温速率为5℃/min，煅烧温度为400℃，煅烧时间为3小时，最终得到CDs-BiO1-xCl复合催化剂，记为5％-CDs-BiO1-xCl。
实施例2
步骤1，准确称取3.0g的柠檬酸和1.0g尿素溶于20ml去离子水中，然后将上述溶液转移至高压反应釜中，180℃反应8小时。冷却至室温后，将混合物转移至离心管，高速离心30min后，取上清液进行冷冻干燥，得到CDs粉末；
步骤2，分别准确称取2mmol的Bi(NO3)3·5H2O和2mmol KCl溶于30ml甘油中，超声搅拌至反应物完全溶解后，将二者混合搅拌得到白色悬浊液。然后将白色悬浊液转移至100mL高压反应釜中，160℃反应16小时。冷却至室温后，用无水乙醇和去离子水离心洗涤数次，将得到的沉淀物置于60℃干燥，得到BiO1-xCl。
步骤3，准确称取5mg步骤1所得的CDs粉末溶于20ml无水乙醇，然后加入495mg步骤2所得的BiO1-xCl，将上述混合物于60℃下持续搅拌直到无水乙醇全部挥发，接着将得到的粉体置于管式炉中真空煅烧，煅烧时的升温速率为5℃/min，煅烧温度为400℃，煅烧时间为3小时，最终得到CDs-BiO1-xCl，记为1％-CDs-BiO1-xCl。
实施例3
步骤1，准确称取3.0g的柠檬酸和1.0g尿素溶于20ml去离子水中，然后将上述溶液转移至高压反应釜中，180℃反应8小时。冷却至室温后，将混合物转移至离心管，高速离心30min后，取上清液进行冷冻干燥，得到CDs粉末；
步骤2，分别准确称取2mmol的Bi(NO3)3·5H2O和2mmol KCl溶于30ml甘油中，超声搅拌至反应物完全溶解后，将二者混合搅拌得到白色悬浊液。然后将白色悬浊液转移至100mL高压反应釜中，160℃反应16小时。冷却至室温后，用无水乙醇和去离子水离心洗涤数次，将得到的沉淀物置于60℃干燥，得到BiO1-xCl。
步骤3，准确称取50mg步骤1所得的CDs粉末溶于20ml无水乙醇，然后加入450mg步骤2所得的BiO1-xCl，将上述混合物于60℃下持续搅拌直到无水乙醇全部挥发，接着将得到的粉体置于管式炉中真空煅烧，煅烧时的升温速率为5℃/min，煅烧温度为400℃，煅烧时间为3小时。最终得到CDs-BiO1-xCl复合催化剂，10％-CDs-BiO1-xCl。
实施例4
步骤1，准确称取3.0g的柠檬酸和1.0g尿素溶于20ml去离子水中，然后将上述溶液转移至高压反应釜中，180℃反应8小时。冷却至室温后，将混合物转移至离心管，高速离心30min后，取上清液进行冷冻干燥，得到CDs粉末；
步骤2，分别准确称取2mmol的Bi(NO3)3·5H2O和2mmol KCl溶于30ml甘油中，超声搅拌至反应物完全溶解后，将二者混合搅拌得到白色悬浊液。然后将白色悬浊液转移至100mL高压反应釜中，160℃反应16小时。冷却至室温后，用无水乙醇和去离子水离心洗涤数次，将得到的沉淀物置于60℃干燥，得到BiO1-xCl。
步骤3，准确称取75mg步骤1所得的CDs粉末溶于20ml无水乙醇，然后加入425mg步骤2所得的BiO1-xCl，将上述混合物于60℃下持续搅拌直到无水乙醇全部挥发，接着将得到的粉体置于管式炉中真空煅烧，煅烧时的升温速率为5℃/min，煅烧温度为400℃，煅烧时间为3小时。最终得到CDs-BiO1-xCl复合催化剂，记为15％-CDs-BiO1-xCl。
对比例
步骤1，准确称取3.0g的柠檬酸和1.0g尿素溶于20ml去离子水中，然后将上述溶液转移至高压反应釜中，180℃反应8小时。冷却至室温后，将混合物转移至离心管，高速离心30min后，取上清液进行冷冻干燥，得到CDs粉末；
步骤2，分别准确称取2mmol的Bi(NO3)3·5H2O和2mmol KCl溶于30ml乙醇中，超声搅拌至反应物完全溶解后，将二者混合搅拌得到白色悬浊液。然后将混合溶液转移至100mL高压反应釜中，160℃反应16小时。冷却至室温后，用无水乙醇和去离子水离心洗涤数次，将得到的沉淀物置于60℃干燥，得到BiOCl。
步骤3，准确称取25mg步骤1所得的CDs粉末溶于20ml无水乙醇，然后加入475mg步骤2所得的BiOCl，将上述混合物于60℃下持续搅拌直到无水乙醇全部挥发，接着将得到的粉体置于管式炉中在空气气氛下煅烧，最终得到CDs-BiOCl复合催化剂。煅烧时的升温速率为5℃/min，煅烧温度为400℃，煅烧时间为3小时。
参见图1，从图(a)中明显看到，BiOCl是由纳米片堆叠而成块体；从图(b)中明显看到BiO1-xCl由大量的微球组成，单个微球呈现出花状结构，花状结构主要由许多超薄的纳米片组成。与块体的BiOCl相比，由于BiO1-xCl花状微球具有较大的比表面积，因而具有优异的光催化性能，这说明引入氧空位后可以提高BiOCl的光催化性能。
图2为本发明实施例1和对比例的TEM图和HRTEM图HRTEM图像。从图(a)中可以看出，CDs-BiOCl为块体状；从图(b)中可以看出，CDs-BO1-xCl呈微球状，微球呈现出花状结构，花状结构主要由许多超薄的纳米片组成。从图(c)中可以看出，在CDs-BiOCl中出现了BiOCl(101)晶面的0.331nm晶格条纹，CDs(002)晶面的0.326nm晶格条纹；从图(d)中可以看出，在CDs-BO1-xCl中出现了CDs(102)晶面的0.205nm晶格条纹和BiO1-xCl(001)晶面的0.736nm晶格条纹，表明在在BiO1-xCl和BiOCl中成功引入CDs。
图3为本发明实施例1和对比例中所制备样品的XRD谱图。从图中可以看出，BiOCl、BiO1-xCl、CDs-BiOCl和CDs-BiO1-xCl衍射峰几乎一致，并未发生明显位移，说明引入CDs和氧空穴并未改变BiOCl的晶相和结构。
图4为本发明实施例1和对比例中所制备样品的紫外-可见漫反射光图谱。从图中可以看出，与BiOCl相比，单独掺杂CDs或引入氧空位，其光吸收边界仅略微扩展到370nm左右，而CDs-BiO1-xCl复合催化剂的光吸收边界从359nm显著扩宽到433nm，并且光吸收强度明显高于其他样品，光吸收尾峰覆盖大部分可见光区域，说明CDs的引入和氧空位的共存有效减小了BiOCl的禁带宽度，进而提高了催化剂可见光响应。
进一步验证实施例1和对比例制备的几种光催化剂在可见光和过硫酸钾(PS)体系中的BPA降解性能，实验分为6组进行，即分别对加入BiOCl/PS、BiO1-xCl/PS、CDs-BiOCl/PS、CDs-BiO1-xCl、CDs-BiO1-xCl/PS以及未加入任何物质的BPA进行降解。具体过程如下：
将50mL BPA浓度为30mg/L的反应溶液置于具有冷却水循环的圆柱形双层石英反应器中，采用具有400nm截止滤光片的300w Xe灯用作可见光光源，通过太阳能功率计测量反应溶液表面的光强度约为2100w/m2。将50mg的BiOCl、BiO1-xCl、CDs-BiOCl和CDs-BiO1-xCl加入BPA溶液中，并在黑暗中搅拌30分钟以确保体系达到吸附-解吸平衡。然后，在光照射之前将向悬浮液中添加2mmol/L PS。反应期间，每隔一定时间段提取1mL悬浮液，并通过0.22μm滤膜过滤进行下一步超高效液相分析。
图5为本发明实验例1和对比例中所制备样品的降解BPA效率对比图。在可见光的照射下，15min后，未加入任何物质的悬浮液几乎不降解BPA；BiOCl/PS体系对BPA的去除效率为17％，CDs-BiOCl/PS体系对BPA的去除效率仅为10％，BiO1-xCl/PS体系对BPA的去除效率为34％，CDs-BiO1-xCl/PS体系几乎可以完全降解BPA。即单独引入CDs并未提高BiOCl的光催化性能；单独引入氧空位后提高了BiOCl的光催化性能；当同时引入氧空位和CDs时，BiOCl可以完全降解BPA。这说明CDs-BiO1-xCl光催化性能的提高归功于氧空位和CDs的共同作用。
图6为本发明实验例1、实施例2、实施例3和实施例4所制备的CDs-BiO1-xCl降解BPA效率对比图。从图中可以看出，随着CDs掺杂量的增加(1％～15％)，BPA去除效率从54％提高到100％，这归因于CDs的电子转移特性。在CDs的添加量小于5％的情况下，CDs-BiO1-xCl体系对BPA的光催化降解效果显著提高；当CDs的比例从5％增至15％时，CDs-BiO1-xCl体系对BPA降解效果与添加量为5％的效果相同，其原因可能是过量的CDs(>5％)导致与BiO1-xCl竞争吸收可见光，且过量CDs为光生电子-空穴对的复合提供了更多的位点，因此，本申请中CDs的掺杂量为5％时，其光催化性能最佳。
图7为本发明实验例1中CDs-BiO1-xCl降解BPA的稳定性研究。实施例1的CDs-BiO1- xCl在5个连续的BPA降解试验中，降解效率仅有略微降低，表明CDs-BiO1-xCl复合纳米催化剂具有较高的化学稳定性和工业化潜力。
虽然，上文中已经描述了本发明的具体实施方案，但在本发明基础上，可以对这些实施例作一些另外的修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种可见光响应的新型纳米催化剂，其特征在于，所述新型纳米催化剂为花状CDs-BiO1-xCl微球，所述花状CDs-BiO1-xCl微球的基底是花状BiO1-xCl微球，CDs纳米晶紧密负载在所述花状BiO1-xCl微球表面，所述花状BiO1-xCl微球由纳米板自组装而成；
其中，所述BiO1-xCl具有氧空位，式中x为缺失的氧原子，1-x代表留下的氧空位。
2.一种可见光响应的新型纳米催化剂的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1所述的可见光响应的新型纳米催化剂，所述制备方法为：将CDs与BiO1-xCl混合后，在300℃～500℃真空条件下煅烧3h～5h，制得一种可见光响应的新型纳米催化剂。
3.根据权利要求2所述的可见光响应的新型纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述CDs与所述BiO1-xCl的质量比为1:(5～100)，所述煅烧过程中的升温速率为3℃/min～5℃/min。
4.根据权利要求2所述的可见光响应的新型纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述CDs的制备方法为：将柠檬酸和尿素溶于溶剂中，在160℃～180℃下保持6h～10h，取上清液真空冷冻干燥，制得CDs。
5.根据权利要求4所述的可见光响应的新型纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸和所述尿素的质量比为(2～3):1。
6.根据权利要求2所述的可见光响应的新型纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述BiO1-xCl的制备方法为：将KCl和Bi(NO3)3·5H2O溶于二元醇或多元醇中，在160℃～180℃下保持15h～18h，制得BiO1-xCl。
7.根据权利要求6所述的可见光响应的新型纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述Bi(NO3)3·5H2O和所述KCl的摩尔比为1:1，所述多元醇包括甘油，所述二元醇包括乙二醇。
8.权利要求1所述的一种可见光响应的新型纳米催化剂在降解水体中有机污染物的应用，所述有机污染物包括双酚A。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述新型纳米催化剂激活过硫酸盐降解水体中的双酚A。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，在所述水体中，所述双酚A的浓度为5mg/L～20mg/L，所述双酚A的pH值范围为3～11，所述过硫酸盐的浓度为1mmol/L～8mmol/L。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210504 |
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