[发明专利]一种超分子异质结有机光催化剂及其制备方法与应用方法

说明书

本发明公开了一种超分子异质结有机光催化剂及其制备方法与应用方法，所述光催化剂为BiOCl/PDI光催化剂，采用水热法制备了片状BiOCl，采用有机合成法合成苝二酰亚胺(PDI)，以BiOCl与PDI为原料水热合成BiOCl/PDI光催化剂，或以BiOCl与酸化的PDI为原料水热合成BiOCl/PDI光催化剂，并提供所述光催化剂降解有机微污染物废水的应用方法。本发明制备得到的BiOCl/PDI超分子光催化剂制备工艺简单，产量大，在不额外添加氧化剂以及中性条件下能够对水中有机微污染物进行高效的光催化降解，对阳离子型污染物光催化效果更佳。

技术领域

本发明涉及一种光催化剂及其制备方法与应用方法，尤其涉及一种超分子异质结有机光催化剂及其制备方法与应用方法，属于废水处理领域。

背景技术

随着染料化学工业的发展，染料被广泛应用于纺织、皮革、食品、日用化工等行业中。我国目前是染料生产大国，2017年染料产量已达99万t，并且呈现逐年上升的趋势。印染废水具有水量大、色度大、有机污染物含量高、稳定、难降解等特点，属难处理的工业废水之一。另一方面，在造纸厂、染料制造业及炼油厂所产生的污水中，苯酚及它的衍生物类是一类重要的难降解与处理的有毒污染物，对水体和大气可造成污染，并且具有腐蚀性、致癌性等。传统的处理方法包括物理法、化学法和生物法，但是物理法成本高，且不能完全去除有机污染物，化学法可能会造成二次污染，生物法周期长且受周围环境影响大。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的旨在提供一种降解效率高、成本低、无二次污染的超分子异质结有机光催化剂，本发明的第二目的旨在提供该光催化剂的制备方法，本发明的第三目的旨在提供该光催化剂在降解有机微污染物废水的应用方法。

技术方案：本发明的超分子异质结有机光催化剂为BiOCl/PDI光催化剂。

进一步地，BiOCl与PDI的质量比为0.25-1:1。

进一步地，BiOCl为采用水热法制备了片状BiOCl。

本发明的超分子异质结有机光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将NH₄Cl溶液加到Bi(NO₃)₃·5H₂O溶液中，在140-160℃下进行水热反应，洗涤、干燥和煅烧，即得BiOCl，其中，NH₄Cl与Bi(NO₃)₃·5H₂O的质量比为1:8-9；

(2)按质量比1:1.8:10-15将苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、β-丙氨酸和咪唑在氮气氛下、温度为100-110℃进行有机合成，加入乙醇和HCl溶液，搅拌；其中，所述乙醇、HCl和NH₄Cl的质量比为1500-1600:180:1；

(3)过滤、洗涤、干燥，即得PDI；

(4)配制浓度为5-10mM PDI储备溶液，加入三乙胺、BiOCl搅拌并超声；

(5)加热至50-60℃，加入HNO₃溶液搅拌，过滤、洗涤、干燥；其中，所述HNO₃与PDI的质量比为1-2:1；

进一步地，步骤(4)中三乙胺与PDI的质量比为1:600-650。

优选的，步骤(1)中的煅烧为在空气气氛中400-450℃煅烧5-6小时。

优选的，步骤(3)中过滤为使用0.22-0.45μm滤膜将步骤(2)中的产物抽滤获得光泽的红色固体，步骤(3)中的洗涤为用去离子水彻底洗涤直至溶液的pH变为6.5-7.5，步骤(3)中的干燥为将收集的红色固体在真空烘箱中干燥。

优选的，步骤(5)中加热方式为水浴。