一种卤氧化铋三元异质结材料催化降解水中OBS的方法

本发明涉及光催化，尤其涉及一种卤氧化铋三元异质结材料催化降解水中obs的方法。

背景技术：

1、全氟壬烯氧基苯磺酸钠(obs)作为全氟化合物中(pfass)中全氟辛烷磺酸(pfos)的替代品，如今在水体，灰尘，植物和人体等环境中被广泛检测到obs的污染，而obs会在生物体内累积，对生物代谢和发育造成危害。目前去除水体中obs的技术主要是高级氧化技术和吸附技术，高级氧化技术在去除obs的过程中需要消耗额外的活性物质，反应条件苛刻，而吸附技术去除obs的时间较长。由于光催化技术充分利用太阳光，且条件较为温和，矿化能力较强被认为是一种有前景的技术。

2、铋基材料以其独特的稳定性和经济性被广泛应用于水分解和污染物降解等领域。然而，单一半导体的光生电子-空穴较易发生重组，致使氧化还原能力下降，二元异质结虽然有助于光生电子-空穴的分离，但其氧化还原能力依旧有限，对污染物的降解能力和效率较差。

3、因此，需要提出一种新的卤氧化铋三元异质结材料催化降解水体中obs的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种卤氧化铋三元异质结材料催化降解水中obs的方法，以解决现有技术中的光催化材料，光生电子-空穴较易复合，氧化还原较弱的技术问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种卤氧化铋三元异质结材料的制备方法，包括如下步骤：将bi(no3)3·5h2o和ki分别溶解于乙二醇溶液中，超声均匀，分别获得溶液a和溶液b，将溶液b缓慢加入溶液a中，均匀搅拌后，将得到的第一混合溶液转移到高压反应釜中反应，冷却后用超纯水和无水乙醇多次洗涤，得到第一混合物质；将第一混合物质进行干燥，将干燥后的固体置于马弗炉中煅烧，得到bioi@bi5o7i粉末；将bi(no3)3·5h2o和kbr分别溶解于乙二醇溶液中，超声均匀，分别获得溶液c和溶液d，将溶液d缓慢加入溶液c中，均匀搅拌后，将得到的第二混合溶液转移到高压反应釜中反应，冷却后用超纯水和无水乙醇多次洗涤，得到第二混合物质；将第二混合物质进行干燥，得到biobr粉末；将bioi@bi5o7i粉末和biobr粉末分别分散在乙醇溶液中，得到bioi@bi5o7i悬浮液和biobr悬浮液；将bioi@bi5o7i悬浮液与biobr悬浮液混合并搅拌，得到混合物；将混合物转移到高压反应釜中加热，冷却后用超纯水和无水乙醇多次洗涤，再将洗涤后得到的第三混合物质进行干燥，得到bioi@bi5o7i/biobr粉末。

4、进一步地，bi(no3)3·5h2o与ki的摩尔比例范围为：1:1～1:0.9；bi(no3)3·5h2o的添加量为：800～970mg；ki的添加量为：300～340mg；溶液a和溶液b中，乙二醇溶液的使用量均为：12～18ml。

5、进一步地，将溶液b缓慢加入溶液a中均匀搅拌的时间为：0.5～1h；第一混合溶液在高压反应釜中反应的参数为：155～165℃，10～12h；第一混合物质进行干燥的参数为：75～85℃下干燥10～12h；干燥后的固体置于马弗炉中煅烧的参数为：395～405℃，2.9～3.1h。

6、进一步地，bi(no3)3·5h2o与kbr的摩尔比例范围为：1:1～1:0.9；bi(no3)3·5h2o的添加量为800～970mg；kbr的添加量为200～240mg；溶液c和溶液d中，乙二醇溶液的使用量均为12～18ml。

7、进一步地，将溶液d缓慢加入溶液c中均匀搅拌的时间为：0.5～1h；第二混合溶液在高压反应釜中反应的参数为：155～165℃，10～12h；第二混合物质进行干燥的参数为：75～85℃下干燥10～12h。

8、进一步地，将bioi@bi5o7i悬浮液与biobr悬浮液混合后搅拌的时间为：2.9～3.1h；混合物在高压反应釜中加热的参数为：155～165℃下加热10～12h；第三混合物质进行干燥的参数为：75～85℃下干燥10～12h；各步骤中的冷却均为自然冷却。

9、进一步地，将bioi@bi5o7i粉末和biobr粉末按照1:1～3:1的质量比例分别分散在乙醇溶液中。。

10、进一步地，优选将bioi@bi5o7i粉末和biobr粉末按照3:1的质量比例分别分散在乙醇溶液中。

11、根据本发明的第二方面，还提供了一种卤氧化铋三元异质结材料，卤氧化铋三元异质结材料根据上述的卤氧化铋三元异质结材料的制备方法制备得到。

12、根据本发明的第三方面，还提供了一种卤氧化铋三元异质结材料催化降解水体中obs的方法，包括如下步骤：将bioi@bi5o7i/biobr粉末加入含有obs溶液的反应器中，将其至于光化学实验箱中，通过磁力搅拌器搅拌，保证材料与obs充分接触，暗反应后，打开氙灯光源照射，进行光照反应；其中，bioi@bi5o7i/biobr粉末根据上述的卤氧化铋三元异质结材料的制备方法制备得到。

13、进一步地，obs溶液的浓度范围为20～100mg；obs溶液的ph范围为3～10；bioi@bi5o7i/biobr粉末的投加量范围为0.1～1g/l；暗反应的时间为0.25～0.5h；光照反应的时间为1～6h。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、针对目前的光催化材料，光生电子-空穴较易复合，氧化还原较弱，本发明提出了一种卤氧化铋三元异质结材催化降解水体中obs的方法，本方法通过构成三元异质结有助于光生电子-空穴的分离，增加材料的氧化还原能力，同时材料的多孔结构，为吸附和降解提供足够的反应位点，可以充分、高效去除水体中的obs。

16、根据本发明提供的卤氧化铋三元异质结材料的制备方法得到的卤氧化铋三元异质结材料，由于形成的异质结，可以促进光生电子-空穴的分离，增加材料的氧化还原能力，同时材料的多孔结构，为吸附和降解提供足够的反应位点。

17、本发明提供的卤氧化铋三元异质结材料，即bioi@bi5o7i/biobr粉末，与传统材料对比，由于bioi@bi5o7i/biobr粉末内部形成内置电场，提高了材料光生电子-空穴的分离，使得增加了对obs的去除效率。在吸附阶段可以去除53.8％，而传统的吸附法需要144h才能去除水体中80.0％的obs，可见本申请提供的bioi@bi5o7i/biobr粉末能够在更短的时间内吸附去除水体中更多的obs；在光催化阶段，即本申请提供的bioi@bi5o7i/biobr粉末可在4h内去除94.4％，而其他传统光催化降解pfass在12h内去除率只有69％，可见本申请提供的bioi@bi5o7i/biobr粉末能够在更短的时间内光催化降解更多的pfass。

18、本申请在上述各方面提供的实现方式的基础上，还可以进行进一步组合以提供更多实现方式。

技术特征：

1.一种卤氧化铋三元异质结材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的卤氧化铋三元异质结材料的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的卤氧化铋三元异质结材料的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的卤氧化铋三元异质结材料的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的卤氧化铋三元异质结材料的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的卤氧化铋三元异质结材料的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的卤氧化铋三元异质结材料的制备方法，其特征在于，

8.一种卤氧化铋三元异质结材料，其特征在于，所述卤氧化铋三元异质结材料根据权利要求1至7中任一项所述的卤氧化铋三元异质结材料的制备方法制备得到。

9.一种卤氧化铋三元异质结材料催化降解水体中obs的方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的卤氧化铋三元异质结材料催化降解水体中obs的方法，其特征在于，

技术总结本发明涉及光催化剂技术领域，提供了卤氧化铋三元异质结材料的制备方法及卤氧化铋三元异质结材催化降解水体中OBS的方法。其中，将不同质量的Bi(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;·5H<subgt;2</subgt;O和KI混合，使用乙二醇作为溶剂，转入高压反应釜中，采用溶剂热法，后洗净干燥，再置于马弗炉400℃，3h，获得BiOI@Bi<subgt;5</subgt;O<subgt;7</subgt;I；将不同质量的Bi(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;·5H<subgt;2</subgt;O和KBr混合，使用乙二醇作为溶剂，转入高压反应釜中，置于120℃的烘箱中12h后，洗净干燥，获得固体BiOBr；再将不同质量比的BiOBr与BiOI@Bi<subgt;5</subgt;O<subgt;7</subgt;I混合，使用乙醇作为溶剂，转入高压反应釜中，置于120℃的烘箱中12h后，洗净干燥，获得材料BiOI@Bi<subgt;5</subgt;O<subgt;7</subgt;I/BiOBr。获得的材料，由于形成的异质结，可以促进光生电子‑空穴的分离，增加材料的氧化还原能力，同时材料的多孔结构，为吸附和降解提供足够的反应位点。技术研发人员：鲍佳,许涛,刘洋受保护的技术使用者：沈阳工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15