[发明专利]一种钒掺杂碳基Bi2

说明书

本发明属于环境材料领域，具体涉及一种钒掺杂碳基Bi₂O₃复合材料的制备方法与应用。本发明利用木质素磺酸钠作为碳源，通过吸附的方式将BiVO₄与木质素磺酸钠相结合，制备得到BiVO₄‑木质素磺酸钠粉末，然后经过一步煅烧后BiVO₄分解为Bi₂O₃，最终得到钒‑掺杂的碳基/Bi₂O₃复合材料。本发明制备的钒掺杂的碳基Bi₂O₃复合材料，使用的是生物提取物，其原料丰富，成本低廉，制备方法简单，制备的钒掺杂碳基Bi₂O₃复合材料可适用于抗生素废水的降解，尤其对盐酸土霉素具有很好的降解效果。对生物材料以及生物提取物作为新型碳材料的开发提供了实验基础和理论指导，提供了新的简单一步钒掺杂碳基复合Bi₂O₃的工艺。

技术领域

本发明属于环境材料领域，具体涉及一种钒掺杂碳基Bi₂O₃复合材料的制备方法与应用。

背景技术

氧化铋(Bi₂O₃)作为一种较为理想的半导体光催化材料，其无毒、合成简单、带隙合适(2.1-2.8 eV)，表现出良好的光催化活性。但是单一Bi₂O₃存在光生电子-空穴对易复合从而抑制光催化的活性是问题。利用掺杂、耦合等手段是提升单一光催化活性的重要且有效的途径。

碳材料是一种种类丰富，具有良好导电性、化学稳定性、表面基团丰富的材料，无论是零维还是三维的碳材料，在光催化领域上均表现出良好的优势。研究发现对碳材料进行进一步的修饰和改性能再次提升其性能。生物材料作为广泛存在的一种可再生资源，其开发和利用具有重要的价值，在生物材料的利用过程中会产生一些副产品，如竹茎制浆过程产生的木质素磺酸钠，如果将这些副产品作为碳源制备新型生物炭材料，将为碳材料的开发提供新的路径，为生物材料的利用提供帮助，体现了绿色可持续发展的理念。然而，将生物材料或生物材料的衍生物或提取物作为碳源的报道和研究仍然较少。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钒掺杂碳基Bi₂O₃复合材料的制备方法与应用，本发明探究木质素磺酸钠原料作为碳材料在制备光催化材料方面的形成机理，以及对光催化性能方面的优势，本发明提供的钒掺杂碳基Bi₂O₃复合材料应用于处理废水污染物中的抗生素，尤其应用于盐酸土霉素的处理。

本发明提供了一种钒掺杂碳基Bi₂O₃复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）偏钒酸铵超声分散在去离子水中完全分散得到偏钒酸根溶液，备用；六水硝酸铋超声分散在去离子水中，加入木质素磺酸钠，搅拌至木质素磺酸钠溶解，与偏钒酸根溶液混合后调节pH值，冷冻干燥后得到BiVO₄-木质素磺酸钠粉末；

（2）将步骤（1）中制备的BiVO₄-木质素磺酸钠粉末置于瓷舟中，在管式炉中煅烧，并通入惰性气体作为保护气，待反应结束自然冷却至室温，洗涤、干燥后得到钒掺杂碳基Bi₂O₃复合材料。

优选的，步骤（1）中六水硝酸铋与偏钒酸铵的摩尔比为1:1。

优选的，步骤（1）中六水硝酸铋与木质素磺酸钠的质量比为7.3:1.0-20。

优选的，步骤（1）中所述调节pH值为用氨水调节pH值为6.5~7.5。

优选的，步骤（2）中的煅烧温度为300-500 ℃，煅烧时间1 ~2h。