CN115634700A - 一种富Bi溴氧铋光催化剂及其合成方法及其应用 - Google Patents
一种富Bi溴氧铋光催化剂及其合成方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115634700A CN115634700A CN202211242644.2A CN202211242644A CN115634700A CN 115634700 A CN115634700 A CN 115634700A CN 202211242644 A CN202211242644 A CN 202211242644A CN 115634700 A CN115634700 A CN 115634700A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rhodamine
- bismuth oxybromide
- rich
- biobr
- photocatalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种富Bi溴氧铋光催化剂及其合成方法及其应用，操作方法为：步骤一、将硝酸铋、溴化钾、溶于乙二醇溶液中得到反应液A；步骤二、将反应液A机械搅拌30分钟，随后将反应液转移至水热反应釜中150摄氏度溶剂热反应12小时；步骤三、自然冷却至室温，将溶剂热反应所得的固体粉末通过离心分离，并分别用乙醇和水洗涤3次，干燥过夜；步骤四、干燥后的固体粉末使用马弗炉300度煅烧3小时，制备得到富Bi溴氧铋光催化剂。本发明的优点：通过该方法制备的催化剂具有良好的光降解罗丹明B性能，且该催化剂具有自增强效应，光降解罗丹明B的速率在光照开始20分钟内会不断增加；催化剂稳定性良好，不易发生光腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及一种富Bi溴氧铋光催化剂及其合成方法及其应用，特别涉及一种具有自增强作用的富Bi溴氧铋光催化剂及其合成方法及其应用，属于纳米材料制备和光催化技术领域。
背景技术
近年来，随着工业的发展，我国正面临着越来越严重的环境污染问题。水污染问题是其中之一。有机染料废水是其中一种重要的水污染物，会严重影响水体中微生物的生存，造成水体化学耗氧量提升，从而导致水体恶化。有机染料废水的排放严重影响这下游生态环境，对沿岸居民的身体健康有着负面影响。因此寻找一种环保的有机染料废水处理方式刻不容缓。
光催化降解有机物，由于其能量来源为太阳光，是一种理想的绿色环保处理水体中有机污染物的方法。在众多光催化材料中，溴氧铋材料由于其独特的能带结构，在光降解有机物领域内收到了广泛的关注。然而，溴氧铋材料易发生光腐蚀的特点，限制该材料的工业应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种富Bi溴氧铋光催化剂及其合成方法及其应用，该催化剂具有优良的催化降解有机污染物性能，同时具有良好的催化稳定性。
本发明通过下述方案实现：一种富Bi溴氧铋光催化剂，富Bi溴氧铋光催化剂为BiOBr单晶相，Bi元素在BiOBr表面高度分散，Bi单质含量范围：Bi与BiOBr摩尔比例1％-10％。
一种富Bi溴氧铋光催化剂的合成方法，包括以下步骤：
步骤一、将硝酸铋，溴化钾溶于乙二醇，得到反应液A；
步骤二、将反应液A机械搅拌30分钟，随后将反应液转移至水热反应釜中180摄氏度水热反应12小时；
步骤三、自然冷却至室温，将水热反应所得的固体粉末通过离心分离，并分别用乙醇和水洗涤3次，干燥过夜。
步骤四、真空条件下，将干燥后的固体粉末使用马弗炉300摄氏度煅烧3小时，制备得到富Bi溴氧铋光催化剂。
所述步骤一中溴化钾和乙二醇比例控制为硝酸铋/溴化钾＝1.01-1.1。
一种富Bi溴氧铋光催化剂在光降解有机污染物中的应用。
一种富Bi溴氧铋光催化剂在光降解有机污染物中的应用，通过300W氙灯模拟太阳光照射，以罗丹明B模拟有机污染物；0.1g催化剂溶于100mL罗丹明B溶液(1g/L)，装入石英反应器中；石英反应器与光源中心位置相隔15cm，光照前在暗处静置30min；不同时刻反应液中罗丹明B溶液的浓度通过分光光度计检测。
本发明的有益效果为：
1、本发明涉及光催化剂的在1小时即可将罗丹明B溶液完全矿化，远高于纯BiOBr催化剂，催化剂活性具有自增强作用，光照30min中，催化剂降解罗丹明B速率不断增强，并且催化性能稳定，5轮循环性能测试仍可以保持新鲜样品90％以上的活性；
2、本发明制备的催化剂中Bi单质在催化剂表面高度分散，当光催化反应发生时，Bi单质可以将溴氧铋光照产生的空穴消耗，自身被氧化成Bi2O3与BiOBr形成异质结，导致催化剂降解有机物性能提升，具有自增强作用，同时Bi的存在可以消耗空穴，防止光生空穴对BiOBr结构的破坏，因此富Bi溴氧铋光催化剂具有较好的催化稳定性。
3、本发明一种富Bi溴氧铋光催化剂及其合成方法及其应用
附图说明
图1是1％Bi-BiOBr催化剂光催化降解罗丹明B性能与纯BiOBr催化剂对比图。
图2是10％Bi-BiOBr催化剂光催化降解罗丹明B性能与纯BiOBr催化剂对比图。
图3是富Bi溴氧铋光催化剂和纯BiOBr催化剂的XRD结果图。
图4是富Bi溴氧铋光催化剂的光催化降解罗丹明B循环结果图。
其中：图4中方块标记为1％Bi-BiOBr，圆形标记为10％Bi-BiOBr。
具体实施方式
下面结合图1-4对本发明进一步说明，但本发明保护范围不局限所述内容。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征，在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱，应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例，另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
实施例1 1％Bi-BiOBr催化剂的制备和光催化降解罗丹明B性能
将硝酸铋(0.489g)，溴化钾(0.119g)溶于乙二醇(40mL)得到反应液A；将反应液A机械搅拌30分钟，随后将反应液转移至水热反应釜中180摄氏度水热反应12小时；)自然冷却至室温，将水热反应所得的固体粉末通过离心分离，并分别用乙醇和水洗涤3次，干燥过夜。真空条件下，将干燥后的固体粉末使用马弗炉300摄氏度煅烧3小时，制备得到10％Bi-BiOBr催化剂。作为对比，BiOBr的制备与10％Bi-BiOBr类似，硝酸铋的用量改为0.485g。通过300W氙灯模拟太阳光照射；0.1g催化剂溶于100mL罗丹明B溶液(10mg/L)，装入石英反应器中；石英反应器与光源中心位置相隔15cm，光照前在暗室搅拌30分钟，以达到模拟污染物在催化剂表面的吸附-脱附平衡；不同时刻的罗丹明B浓度用分光光度计检测。催化剂降解罗丹明B的效率如附图2所示，10％Bi-BiOBr催化剂在光照开始后存在催化性能自我增强的现象，光照开始20分钟内催化剂降解罗丹明B速率逐渐增加，其后降解效率达到最大，30分钟内即可将罗丹明B全部降解，降解效率远远高于纯BiOBr催化剂。
实施例2 10％Bi-BiOBr催化剂的制备和光催化降解罗丹明B性能
将硝酸铋(0.533g)，溴化钾(0.119g)溶于乙二醇(40mL)得到反应液A；将反应液A机械搅拌30分钟，随后将反应液转移至水热反应釜中180摄氏度水热反应12小时；)自然冷却至室温，将水热反应所得的固体粉末通过离心分离，并分别用乙醇和水洗涤3次，干燥过夜。真空条件下，将干燥后的固体粉末使用马弗炉300摄氏度煅烧3小时，制备得到10％Bi-BiOBr催化剂。作为对比，BiOBr的制备与10％Bi-BiOBr类似，硝酸铋的用量改为0.485g。通过300W氙灯模拟太阳光照射；0.1g催化剂溶于100mL罗丹明B溶液(10mg/L)，装入石英反应器中；石英反应器与光源中心位置相隔15cm，光照前在暗室搅拌30分钟，以达到模拟污染物在催化剂表面的吸附-脱附平衡；不同时刻的罗丹明B浓度用分光光度计检测。催化剂降解罗丹明B的效率如附图2所示，10％Bi-BiOBr催化剂在光照开始后存在催化性能自我增强的现象，光照开始20分钟内催化剂降解罗丹明B速率逐渐增加，其后降解效率达到最大，40分钟内即可将罗丹明B全部降解，降解效率远远高于纯BiOBr催化剂。
实施例3 1％/10％Bi-BiOBr催化剂的结构分析
通过XRD表征实施例1与实施例2中制备的1％/10％Bi-BiOBr催化剂。如附图3所示，1％Bi-BiOBr催化剂和10％Bi-BiOBr催化剂的XRD结果均只检测到BiOBr和单质Bi两个晶相。这说明1％Bi-BiOBr催化剂和10％Bi-BiOBr催化剂主要是BiOBr晶相，富余的Bi以单质Bi存在。
实施例4 1％/10％Bi-BiOBr催化剂的光催化产氢循环测试
通过300W氙灯模拟太阳光照射；0.1g催化剂溶于100mL罗丹明B溶液(10mg/L)，装入石英反应器中；石英反应器与光源中心位置相隔15cm，光照前在暗室搅拌30分钟，以达到模拟污染物在催化剂表面的吸附-脱附平衡；不同时刻的罗丹明B浓度用分光光度计检测。每次循环结束后，通过离心收集催化剂，注入新鲜的罗丹明B溶液(10mg/L)，重复光照实验。如附图4所示，在5次循环实验中，1％Bi-BiOBr催化剂和10％Bi-BiOBr催化剂均表现出较好的光催化降解罗丹明B性能。5次循环实验中，完全降解罗丹明B的时间基本没有变化，说明1％Bi-BiOBr催化剂和10％Bi-BiOBr催化剂具有良好的催化稳定性。
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，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 (5)
1.一种富Bi溴氧铋光催化剂，其特征在于：富Bi溴氧铋光催化剂为BiOBr单晶相，Bi元素在BiOBr表面高度分散，Bi单质含量范围：Bi与BiOBr摩尔比例1％-10％。
2.一种富Bi溴氧铋光催化剂的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、将硝酸铋，溴化钾溶于乙二醇，得到反应液A；
步骤二、将反应液A机械搅拌30分钟，随后将反应液转移至水热反应釜中180摄氏度水热反应12小时；
步骤三、自然冷却至室温，将水热反应所得的固体粉末通过离心分离，并分别用乙醇和水洗涤3次，干燥过夜。
步骤四、真空条件下，将干燥后的固体粉末使用马弗炉300摄氏度煅烧3小时，制备得到富Bi溴氧铋光催化剂。
3.根据权利要求2所述的一种富Bi溴氧铋光催化剂的合成方法，其特征在于：所述步骤一中溴化钾和乙二醇比例控制为硝酸铋/溴化钾＝1.01-1.1。
4.一种富Bi溴氧铋光催化剂在光降解有机污染物中的应用。
5.根据权利要求4所述的一种富Bi溴氧铋光催化剂在光降解有机污染物中的应用，其特征在于：通过300W氙灯模拟太阳光照射，以罗丹明B模拟有机污染物；0.1g催化剂溶于100mL罗丹明B溶液(1g/L)，装入石英反应器中；石英反应器与光源中心位置相隔15cm，光照前在暗处静置30min；不同时刻反应液中罗丹明B溶液的浓度通过分光光度计检测。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211242644.2A CN115634700A (zh) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | 一种富Bi溴氧铋光催化剂及其合成方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211242644.2A CN115634700A (zh) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | 一种富Bi溴氧铋光催化剂及其合成方法及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115634700A true CN115634700A (zh) | 2023-01-24 |
Family
ID=84943852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211242644.2A Pending CN115634700A (zh) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | 一种富Bi溴氧铋光催化剂及其合成方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115634700A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116022845A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-04-28 | 太原理工大学 | 一种调控溴氧铋纳米片厚度的方法及其应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104475132A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-01 | 安徽工业大学 | 一种花状BiOBr的制备方法及在降解罗丹明反应中的应用 |
| CN109550509A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-02 | 常州大学 | 一种Bi/BiOBr/RGO复合光催化剂的制备方法及其产品与应用 |
| CN110237802A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-17 | 吉林建筑大学 | 铋-钨酸铋-溴氧化铋三元复合物及其制备方法和应用 |
| CN113509942A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-10-19 | 辽宁大学 | 一种钨酸钴/铋/溴氧铋三元异质结复合材料及其制备方法和应用 |
-
2022
- 2022-10-11 CN CN202211242644.2A patent/CN115634700A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104475132A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-01 | 安徽工业大学 | 一种花状BiOBr的制备方法及在降解罗丹明反应中的应用 |
| CN109550509A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-02 | 常州大学 | 一种Bi/BiOBr/RGO复合光催化剂的制备方法及其产品与应用 |
| CN110237802A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-17 | 吉林建筑大学 | 铋-钨酸铋-溴氧化铋三元复合物及其制备方法和应用 |
| CN113509942A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-10-19 | 辽宁大学 | 一种钨酸钴/铋/溴氧铋三元异质结复合材料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CHUNRUI ZHENG ET AL.: "In situ formed Bi/BiOBrxI1−x heterojunction of hierarchical microspheres for efficient visible-light photocatalytic activity", 《PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS》, vol. 17, pages 13347 - 13354 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116022845A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-04-28 | 太原理工大学 | 一种调控溴氧铋纳米片厚度的方法及其应用 |
| CN116022845B (zh) * | 2023-02-10 | 2024-07-23 | 太原理工大学 | 一种调控溴氧铋纳米片厚度的方法及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110026225B (zh) | 一种具有可见光催活性的In-NH2/g-C3N4复合材料及其应用 | |
| CN106268869B (zh) | 一种碳量子点/花状硫化铟钙复合光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN109225198B (zh) | 一种能够高效降解染料及抗生素废水的铋掺杂氧化锡光催化剂的制备方法 | |
| CN105195180B (zh) | 一种硒酸铋光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN106552651B (zh) | 一种Bi12O17Br2光催化剂的合成及应用方法 | |
| CN108686649A (zh) | 一种基于脱脂棉生物形态的Mn3O4/ZnO/ACFs微马达光催化剂及其应用 | |
| CN108543542B (zh) | 一种三维多孔复合光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN111530490A (zh) | 一种Co3O4-TiO2异质结负载碳纳米管光催化降解材料及其制法 | |
| CN112108141A (zh) | 一种氧化锌微米棒压电催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN113663732A (zh) | 一种ZIF-67(Co)/空心微球状β-Bi2O3/g-C3N4可见光催化剂 | |
| CN115634700A (zh) | 一种富Bi溴氧铋光催化剂及其合成方法及其应用 | |
| CN113522264A (zh) | 一种污泥灰修饰氧化钛-生物炭复合光催化剂及其制备方法、应用 | |
| CN112354533A (zh) | 一种仿生合成活性炭-二氧化钛复合材料的制备方法 | |
| CN111569862A (zh) | 一种ZnO-WO3异质结光催化复合降解材料及其制法 | |
| CN111085215B (zh) | 一种α-Fe2O3/Cr@C复合光催化剂的制备方法以及应用 | |
| CN108816211B (zh) | 一种高催化活性的蓝色金红石二氧化钛陶瓷材料的制备方法 | |
| CN113713798B (zh) | 一种石墨烯量子点修饰氧化锌的制备方法及降解染料应用 | |
| CN115779946A (zh) | 一种硼氮共掺杂二氧化钛纳米管复合材料及其制备方法 | |
| CN111518282B (zh) | 可见光催化降解有机染料的羟基吡唑羧酸镉配位聚合物及其制备和应用 | |
| CN108855241A (zh) | 一种花状光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN110975906B (zh) | 一种钒酸银/碳酸银p-n异质结复合光催化剂其制备方法及应用 | |
| CN114160129A (zh) | 二氧化钛/多孔碳负载型复合光催化剂的制备方法 | |
| CN110479344B (zh) | 一种g-C3N4/CNCs复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN109225287B (zh) | 一种铋掺杂氧化锡/磷酸铋复合光催化剂的制备方法 | |
| CN113952973A (zh) | 一种NCQDs/p-Co3O4复合光催化剂的制备方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |