[发明专利]一种氮掺杂BiOIO3

说明书

本发明属于纳米材料制备和应用技术领域，涉及光催化剂，具体涉及一种氮掺杂BiOIO₃光催化剂的制备方法，包括：配制等摩尔的五水合硝酸铋和碘酸钾混合溶液，转入水热反应釜中120～160℃反应4～16h，自然冷却后过滤、水洗、烘干，研磨得BiOIO₃纳米粒；将BiOIO₃纳米粒与尿素混合研磨，置于马弗炉中180～260℃煅烧2～6h，自然冷却后，研磨得氮掺杂BiOIO₃光催化剂。本发明还公开了将其应用于光催化降解废水中的有机污染物。本发明制备方法简单易行，安全环保，产物成本低，易于工业化生产，有很高的应用前景和实用价值。制得的氮掺杂BiOIO₃光催化剂，有效提高了材料可见光吸收性能，提高材料的光电流强度，增强材料光生电子、空穴的反应活性，具有显著的光催化降解有机污染物效果。

技术领域

本发明属于纳米材料制备和应用技术领域，涉及光催化剂，具体涉及一种氮掺杂BiOIO₃光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着化学合成工业的迅速发展，大量有机化工物质，如染料、农药、日常护理品、抗生素等被大量使用和排放，造成严重的水污染，对人类的健康构成了巨大威胁。水体中有机污染物的治理技术通常包括生物净化法、化学氧化法、物理吸附法等，这些技术在当今水环境修复中起到了重要作用。不过生物净化法应用范围有限，对于一些低含量、难降解的有机污染物效果较差；化学氧化法容易产生二次污染；物理吸附法会形成大量固体废弃物，且成本高。环境光催化技术依据半导体材料在光激发下能活化分子氧和水分子产生强氧化能力的自由基，进而可把有机分子矿化的原理，被认为是一种低成本、环境友好的高级氧化技术和高效消除各种低含量有机污染物的绿色途径。其中BiOIO₃是一种铋基层状化合物，具有内建电场，可以促进光生电子和空穴的分离，具有良好的化学稳定性和热稳定性而成为一种新型的光催化剂。不过BiOIO₃的禁带宽度较大，对可见光响应性差，不能很好利用太阳光，其可见光催化活性较低。

通过掺杂改性是增强半导体材料可见光催化活性的有效途径，因为掺杂可在半导体带隙中产生新的能级，一方面可提高可见光响应性能，另一方面可提高光生电子和空穴的分离效率。如何通过简单易行的方法制备可见光响应性强、稳定性好的掺杂BiOIO₃光催化材料，是将BiOIO₃应用于环境光催化领域亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是在于提供一种氮掺杂BiOIO₃光催化剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种氮掺杂BiOIO₃光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

A、将等摩尔的五水合硝酸铋和碘酸钾溶于蒸馏水中，得混合溶液；

B、将混合溶液转入水热反应釜中120～160℃反应4～16h，优选130～140℃反应8～10h，自然冷却后过滤，水洗，60～90℃烘干，研磨得BiOIO₃纳米粒；

C、将BiOIO₃纳米粒与尿素混合研磨，置于马弗炉中180～260℃煅烧2～6h，优选200～240℃反应3～4h，自然冷却后，研磨得氮掺杂BiOIO₃光催化剂。

本发明较优公开例中，步骤C所述尿素与BiOIO₃的质量比为1:2～1:10，优选质量比为1:4～1:6。

根据本发明所述方法制得的氮掺杂BiOIO₃光催化剂，由氮元素掺杂BiOIO₃构成，形貌呈不规则颗粒状。

本发明还有一个目的，将所制得的氮掺杂BiOIO₃光催化剂应用于光催化降解废水中的有机污染物。