[发明专利]一种从富铋物料中制备可见光催化剂粉末和布的方法

说明书

一种从富铋物料中制备可见光催化剂粉末和布的方法。将富铋物料和二硫代氨基甲酸盐分别溶于溶剂中，将二硫代氨基甲酸盐溶液逐滴加入到富铋溶液中，产生沉淀；过滤、洗涤、干燥，得到金属元素掺杂的二硫代氨基甲酸铋。将制备的金属元素掺杂二硫代氨基甲酸铋溶解于良溶剂中，加入高分子，进行静电纺丝，得到具有光催化功能的“布”。本发明制备的金属元素掺杂的二硫代氨基甲酸铋形貌和尺寸均匀，分散性好，绿色环保，在空气水和绝大多数溶剂中稳定，耐酸碱，具备工业化量产的潜力，具有优异的光催化污染物降解活性，实现了富铋物料的直接转化再利用，并且光催化“布”能有效防止催化剂粉末的扩散，实现了光催化剂的有效循环利用。

技术领域

本发明属于材料化学和光催化技术领域，具体涉及一种从富铋物料中制备可见光催化剂粉末和布的方法。

背景技术

由于铋的特殊性质，且无毒、廉价，铋基无机半导体光催化材料，如Bi₂O₃、BiOCl、BiOBr、BiOI、Bi₂S₃、BiPO₄、BiVO₄、Bi₂WO₆、Bi₂MoO₆等，具有优异的可见光催化活性，受到广泛的关注。近年来，一些铋配合物半导体，因成本低廉、合成简便、安全环保，并且同样具有优异的光催化活性，非常有潜力应用于实际光催化污染物降解和水分解制氢制氧、抗菌、抗磨等领域，前景非常广阔。

二硫代氨基甲酸盐等具有硫或氮配位功能的化合物，作为工业上应用最为广泛的螯合剂之一，成本低廉、安全环保，是水体重金属清除应用领域中极为重要的材料。然而，目前对二硫代氨基甲酸盐螯合重金属后的产物的研究甚少，如何实现重金属螯合产物的再利用，可为实现资源的重复充分里用变废为宝提供一种新的思路。

1976年，Allan H.White等报道了二乙基二硫代氨基甲酸铋的晶体结构。80年代，二乙基二硫代氨基甲酸铋的氯仿溶液被报道用来萃取海水中低浓度的金、汞、钯和铂元素。2000年后，其他二硫代氨基甲酸铋的晶体结构相继被报道，并作为单源前驱体应用于单分散Bi₂S₃纳米结构的合成。2007年，Edward R.T.Tiekink等报道了一系列二烷基二硫代氨基甲酸铋的晶体结构，并研究了晶体中Bi和S原子的相互作用，更加深刻地揭示了二烷基二硫代氨基甲酸铋晶体结构的形成。

在实际富铋的工业废料或废水中，还存在着不同含量的各类其他金属元素，如何实现富铋的工业废料或废水的再利用，直接将重金属螯合产物转变为性能优异的半导体光催化剂，并进行形貌调控和性能优化，得到颗粒尺寸均一、分散性好、比表面积大的功能材料，仍是尚待解决的问题。另一方面，微纳米尺度的催化剂粉末直接分散在水体中，导致回收困难造成二次污染，如何防止粉末扩散，实现光催化剂的有效循环利用也是值得思考的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种从富铋物料中制备可见光催化剂粉末和布的方法，实现富铋的工业废料或废水的再利用，并直接转换为颗粒形貌，其尺寸均一，比表面积大，分散性好，无毒环保，在空气水和绝大多数溶剂中稳定，耐酸碱，适合大规模廉价合成，具有优异的光催化污染物降解活性的金属元素掺杂二硫代氨基甲酸铋可见光催化剂。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)将含有其他金属元素的富铋物料溶于溶剂中得到铋浓度为0.001-0.1mol/L溶液A，其中其他金属元素占铋质量的0.1-50％；向溶液A中加酸调节pH值小于2或加络合剂防止铋离子水解得到含有少量其他金属元素的富铋溶液B，将3-6倍于铋物质的量的二硫代氨基甲酸盐溶于溶剂中得到浓度为0.001-1mol/L的溶液C，在常温常压下将溶液C逐滴加入到溶液B中，产生沉淀，过滤、洗涤、干燥，得到金属元素掺杂二硫代氨基甲酸铋光催化剂粉末；