一種可見光響應型核殼結構的氯氧化鉍催化劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可見光響應型核殼結構的氯氧化鉍催化劑及其制備方法，屬于環境化工光催化水處理技術領域，特別涉及可見光處理染料污染廢水。
【背景技術】
[0002]目前我國各種染料產量已達90萬噸，染料廢水已成為環境重點污染源之一。染料行業品種繁多，工藝復雜。其廢水中含有大量的有機物和鹽份，具有0?&高，色澤深，酸堿性強等特點，一直是廢水處理中的難題。染料廢水處理的方法有吸附法、膜分離法、光催化氧化法、電化學氧化法、超聲波降解法等。其中，光催化氧化法以清潔的太陽能為能源，可以將污染物徹底降解，因此受到廣泛關注。目前，研究最深最廣的催化劑為打02和ZnO，然而這些催化劑只對約占4%太陽光中的紫外光有響應，而對約占43%可見光沒有響應。為了更好的利用太陽能中的可見光，方法之一就是研發出新型的具有可見光相應的光催化材料。
[0003]氯氧化鉍(B1Cl)的Bi原子的6s與0原子的2p軌道成鍵，對價帶和導帶的構成有影響，使它的光吸收范圍向可見光區擴展，為發展實用高效的可見光催化材料提供了重要的途徑，因此有很多學者開始關注和研究此化合物。涉及氯氧鉍材料的制備方法主要有水解法、微波法、超聲法、水熱法和固相法等，但目前采用的工藝制得的催化劑所涉及的形貌為納米片或微米球。
【發明內容】
[0004]本發明的目的旨在提供一種簡單、易于操作、催化活性高的核殼結構的B1Cl可見光催化劑。
[0005]本發明另一目的在于提供一種可見光響應型核殼結構的氯氧化鉍催化劑的制備方法。
[0006]本發明為實現此目的，采取的技術方案如下:
一種氯氧鉍可見光催化劑，該催化劑為核殼結構的微米球，成長過程為:氯氧鉍納米片圍繞著中心點聚集成核，再在核的外層繼續聚集成殼，從而形成實心的直徑為0.9-1.2μπι的微米球，此核殼結構的微米球在可見光照射下，lOmin內實現目標污染物羅丹明B(RhB)
完全降解。
[0007]本發明的制備方法采用水熱法，具體步驟如下:
步驟1:0.0lmol五水硝酸鉍加入5~30ml的乙二醇和l~10g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合液中，室溫下攪拌至五水硝酸鉍完全溶解；
步驟2:用Na(C03)2調節上述溶液的pH值至1~6，室溫攪拌30min ；
步驟3:將步驟2的產物加入到100ml水熱反應釜中，在100~160°C下反應2~10h ；步驟4:步驟3結束后，過濾，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌，然后將產物在120°C下干燥12h，即得到灰白色的氯氧鉍光催化劑，該催化劑為核殼結構的微米球，直徑約為1 Mm。
[0008]本發明的優點在于:
①水熱法合成了核殼結構的B1Cl可見光催化劑。
[0009]②合成的B1Cl催化劑具有很高的可見光催化活性，在可見光照射下，lOmin內可實現目標污染物RhB接近100%降解。
[0010]③合成過程操作容易，產物產率高，重復性好，符合實際生產的需要。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明實施方案1制備的B1Cl樣品的SEM圖。
【具體實施方式】
[0012]下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。
[0013]—種氯氧鉍可見光催化劑，該催化劑為核殼結構的微米球，成長過程為:氯氧鉍納米片圍繞著中心點聚集成核，再在核的外層繼續聚集成殼，從而形成實心的直徑約為
0.9-1.的微米球，此核殼結構的微米球在可見光照射下，lOmin內實現目標污染物羅丹明B(RhB)完全降解。
[0014]實施例1
B1Cl可見光催化劑的制備步驟為:
步驟1:0.0lmol五水硝酸鉍加入20ml的乙二醇和5g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合液中，室溫下攪拌至五水硝酸鉍完全溶解；
步驟2:用Na(C03)2調節上述溶液的pH值至3，室溫攪拌30min ；
步驟3:將步驟2的產物加入到100ml水熱反應釜中，在130°C下反應6h ；
步驟4:步驟3結束后，過濾，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌，然后將產物在120°C下干燥 12h0
[0015]B1Cl樣品的SEM圖見圖1，從圖中可以看出所制備的B1Cl微米球呈現核殼結構，并且為實心球，微米球直徑約為lMm。
[0016]實施例2
B1Cl可見光催化劑的制備步驟為:
步驟1:0.0lmol五水硝酸鉍加入20ml的乙二醇和5g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合液中，室溫下攪拌至五水硝酸鉍完全溶解；
步驟2:用Na(C03)2調節上述溶液的pH值至3，室溫攪拌30min ；
步驟3:將步驟2的產物加入到100ml水熱反應釜中，在100°C下反應6h ；
步驟4:步驟3結束后，過濾，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌，然后將產物在120°C下干燥 12h0
[0017]實施例3
B1Cl可見光催化劑的制備步驟為:
步驟1:0.0lmol五水硝酸鉍加入20ml的乙二醇和5g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合液中，室溫下攪拌至五水硝酸鉍完全溶解；
步驟2:用Na(C03)2調節上述溶液的pH值至3，室溫攪拌30min ； 步驟3:將步驟2的產物加入到100ml水熱反應釜中，在160°C下反應6h ；
步驟4:步驟3結束后，過濾，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌，然后將產物在120°C下干燥 12h0
[0018]實施例4
B1Cl可見光催化劑的制備步驟為:
步驟1:0.0lmol五水硝酸鉍加入20ml的乙二醇和lg的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合液中，室溫下攪拌至五水硝酸鉍完全溶解；
步驟2:用Na(C03)2調節上述溶液的pH值至3，室溫攪拌30min ；
步驟3:將步驟2的產物加入到100ml水熱反應釜中，在130°C下反應6h ；
步驟4:步驟3結束后，過濾，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌，然后將產物在120°C下干燥 12h0
[0019]實施例5
B1Cl可見光催化劑的制備步驟為:
步驟1:0.0lmol五水硝酸鉍加入20ml的乙二醇和10g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合液中，室溫下攪拌至五水硝酸鉍完全溶解；
步驟2:用Na(C03)2調節上述溶液的pH值至3，室溫攪拌30min ；
步驟3:將步驟2的產物加入到100ml水熱反應釜中，在130°C下反應6h ；
步驟4:步驟3結束后，過濾，用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌，然后將產物在120°C下干燥 12h0
[0020]實施例6
B1Cl可見光催化劑的制備步驟為:
步驟1:0.0lmol五水硝酸鉍加入5ml的乙二醇和lg的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合液中，室溫下攪拌至五水硝酸鉍完全溶解；
步驟2:用Na(C03)2調節上述溶液的pH