[发明专利]一种溴氧化铋基光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种溴氧化铋基光催化材料及其制备方法和应用，该方法具体为：将五水合硝酸铋和十六烷基三甲基溴化铵溶于水中超声，并向所得分散液中滴加氢氧化钠溶液，调节pH值，滴加完成后加入PS量子点继续搅拌，得到混合液；将混合液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应，将所得产物离心分离、洗涤和干燥，得到复合光催化材料。本发明所得的复合光催化材料罗丹明B具有较高的光催化活性和良好的重复性，可以实现对罗丹明B的快速光降解。

技术领域

本发明属于纳米材料制备和应用技术领域，涉及一种溴氧化铋基光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着社会的进步和科技的发展，环境污染和能源短缺等问题越来越难以解决。而环境问题主要是水污染、空气污染和土壤污染等。其中水污染问题最严重，主要是有工业废水的大量排放所导致。工业废水中含有大量的染料等有机污染物，具有一定的毒性，严重影响了人们的生活用水与身体健康。因此，全世界的科学家们也采取了一些处理方法来解决水中污染物的问题。但是这些污染物的化学性质稳定、结构复杂和难以完全降解，而且其降解的成本高、耗时长，很难满足目前的要求。因此开发低成本、高效的废水处理方法已迫在眉睫。

有机染料由于染色能力强、着色鲜艳和不易褪色等优势，在生物、化工、印染等众多行业得到广泛应用，但同时，它的污水排放和降解处理一直深受社会关注。目前研究的降解有机染料的方法有吸附法、化学氧化法、Fenton法、电化学氧化法和光催化法等。

在这种情况下，光催化技术作为一种利用太阳能或光能的有效废水处理方法，具有环保、低能耗、高效等优点，得到了广大工作者的关注。因此，研究新型高效光催化剂将成为降解水中有机污染物的关键。

专利CN107519903A公开了一种溴氧化铋-硫化镉纳米复合光催化剂及其制备方法，该专利首先利用十六烷基三甲基溴化铵和硝酸铋反应制备溴氧化铋纳米片，然后在溴氧化铋纳米片上反应生成硫化镉纳米晶量子点，但硫化镉纳米晶量子点属于含重金属量子点，使用过程中会释放镉离子，对环境造成二次污染。专利CN114733534A公开了一种溴氧化铋-木质素复合光催化剂及其制备方法和应用，所述溴氧化铋-木质素复合光催化剂包括溴氧化铋和木质素，其制备方法为：将溴盐和木质素分散在分散剂中得到分散液，将铋盐溶于醇类试剂中得到铋盐溶液；将铋盐溶液加入分散液中并混合均匀得到反应液；将反应液倒入水热釜中，并对水热釜进加热使反应液进行水热反应，反应完成后，冷却至室温，所得产物依次经过分离、洗涤、干燥后得到溴氧化铋-木质素复合光催化剂，但该催化剂中的木质素仅起到催化剂载体作用，虽对催化活性有一定程度提高，但本身不会参与电荷传输，不会额外产生更多的光生电子-空穴对。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种溴氧化铋基光催化材料及其制备方法和应用，本发明是硫磷量子点(非金属量子点)修饰溴氧化铋的光催化材料，通过硫磷量子点(尺寸是5-10nm)掺杂，硫磷量子点本身参与电荷传输其分布在溴氧化铋上，促进电荷的分离与传输，使溴氧化铋具有更窄的带隙，从而提高了对可见光的利用效率，对罗丹明B具有较高的光催化活性和良好的重复性，可以实现对罗丹明B的光降解。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种溴氧化铋基光催化材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将五水合硝酸铋(Bi(NO₃)₃·5H₂O)和十六烷基三甲基溴化铵溶于水中超声，并将所得分散液调至碱性，然后加入硫磷量子点(PS量子点，PSQDs，PS)继续搅拌，得到混合液；

(2)将混合液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应，将所得产物离心分离、洗涤和干燥，得到复合光催化材料。

进一步地，步骤(1)中五水合硝酸铋、十六烷基三甲基溴化铵、硫磷量子点和水的用量比为(80-120)mg:(80-120)mg:(1-5)mg:(3-5)mL。