一种兼具金属铋和氧空穴双活性位点的溴氧化铋光催化剂及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115445640A(43)申请公布日2022.12.09(21)申请号202211147035.9(22)申请日2022.09.19(71)申请人安徽农业大学地址230036安徽省合肥市长江西路130号安徽农业大学(72)发明人狄广兰汪浪浪李学德(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245专利代理师高宁馨(51)Int.Cl.B01J27/06(2006.01)B01J35/00(2006.01)C02F1/30(2006.01)C02F101/38(2006.01)C02F101/30(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图10页(54)发明名称一种兼具金属铋和氧空穴双活性位点的溴氧化铋光催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种兼具金属铋和氧空穴双活性位点的溴氧化铋光催化剂及其制备方法和应用。乙二醇与水为溶剂合成的溴氧化铋光催化剂（命名为Bi/OV‑BiOBr‑(010)），该催化剂兼具金属铋和氧空穴双活性位点，且具有协同作用，具有较高的光催化降解效率。相对于以甲醇/乙醇与水为溶剂及其自身300℃煅烧后得到的样品(分别命名为OV‑BiOBr‑(001),OV‑BiOBr‑(010),BiOBr‑(010)),Bi/OV‑BiOBr‑(010)，Bi/OV‑BiOBr‑(010)活化分子氧降解磺胺甲恶唑的反应速率常数达0.037/min,是OV‑BiOBr‑(001)的2.90倍，是OV‑BiOBr‑(010)的1.96倍，是BiOBr‑(010)的2.36倍。CN115445640ACN115445640A权利要求书1/1页1.一种兼具金属铋和氧空穴双活性位点的溴氧化铋光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(A)将铋源加入醇溶液中，搅拌均匀得溶液A；(B)将溴源加入超纯水中，搅拌均匀得溶液B；(C)将溶液B加入溶液A中，搅拌均匀得到混合溶液；(D)将上述混合溶液在高压条件下进行水热反应，自然冷却后分离、洗涤、干燥，得到兼具金属铋和氧空穴双活性位点的溴氧化铋，命名为Bi/OV‑BiOBr‑(010)；其中，步骤(A)中所述醇为乙二醇；铋源为五水合硝酸铋；步骤(A)中所述溴源为溴化钾。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，铋源与溴源的投料摩尔比为1：1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，乙二醇与超纯水的体积比为1：2。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(A)、步骤(B)和步骤(C)中搅拌均为磁力搅拌。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(A)和步骤(B)中搅拌时间为1h；步骤(C)中搅拌时间为90min。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(C)中溶液B缓慢逐滴加入溶液A中。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(D)中的水热反应在反应釜中进行，水热反应温度为160℃，反应时间为12h。8.根据权利要求1‑7任一项所述的制备方法制备得到的兼具金属铋和氧空穴双活性位点的溴氧化铋Bi/OV‑BiOBr‑(010)。9.根据权利要求8所述兼具金属铋和氧空穴双活性位点的溴氧化铋Bi/OV‑BiOBr‑(010)在光催化降解有机污染物中的应用。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，可用于活化分子氧降解有机污染物。2CN115445640A说明书1/5页一种兼具金属铋和氧空穴双活性位点的溴氧化铋光催化剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及光催化技术领域，具体涉及一种兼具金属铋和氧空穴双活性位点的溴氧化铋光催化剂及其制备方法和应用。背景技术[0002]高级氧化技术（AOPs)通过原位生成的活性氧(ROS)可有效去除水中有机污染物。但大多数AOPs需要额外加入氧化剂产生ROS，易造成水体二次污染。分子氧(O2)是地球上最经济、最良性的污染物减排氧化剂之一。但由于自旋禁止反应，O2在自然状态下几乎不氧化污染物。将分子O2活化产生ROS，是降解污染物的有效策略。AOPs中的光催化技术以其高效、安全、环保等特点被认为是一种很有前途的催化技术，更适于有机污染物的降解。以廉价的半导体为催化剂，以太阳能为能源的光催化技术，是一种绿色、经济的活化O2的方法。但一些催化剂由于电子‑空穴复合速率高，其效率仍然有限。[0003]由等离子体金属和半导体组成的等离子体光催化剂可以通过表面等离子体共振(SPR)和肖特基效应有效地提高电荷分离效率。目前等离子体光催化剂中采用的等离子体金属多为贵金属，如Au、Ag、Pd等。具有SPR效应的等离子体半金属铋(Bi)具有廉价易得、电子输运特性好等独特优势，有望成为贵金属的理想替代品。Bi金属作为电子受体和给体，同时接受氧空穴(OV