[发明专利]一种复合光催化纳米材料及制备方法和应用

说明书

本发明提供一种复合光催化纳米材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：S1、以摩尔比为4：1‑3：3‑9的Bi(NOsubgt;3/subgt;)subgt;3/subgt;·5Hsubgt;2/subgt;O、KBr和KI作为反应原料，控制第一水热反应的温度为150‑180℃，时间为10‑14h，反应得到BiOBrsubgt;x/subgt;Isubgt;1‑x/subgt;；S2、以摩尔比为1：2的CuClsubgt;2/subgt;·2Hsubgt;2/subgt;O和单质硫作为反应原料，控制第二水热反应的温度为150‑180℃，时间为22‑26h，反应得到黑色Cusubgt;9/subgt;Ssubgt;5/subgt;；S3、搅拌条件下将质量比为0.025～0.1的Cusubgt;9/subgt;Ssubgt;5/subgt;和BiOBrsubgt;x/subgt;Isubgt;1‑x/subgt;加入到适量加热的无水乙醇中，所述加热的无水乙醇的温度为75‑85℃，得到BiOBrsubgt;x/subgt;Isubgt;1‑x/subgt;/Cusubgt;9/subgt;Ssubgt;5/subgt;复合光催化纳米材料。本发明通过水热法成功制备了BiOBrsubgt;x/subgt;Isubgt;1‑x/subgt;/Cusubgt;9/subgt;Ssubgt;5/subgt;复合光催化纳米材料，在可见光照下，25mg该复合光催化纳米材料作用于100mL含有对硝基苯酚初始浓度为10mg/L的污水，在30min内对对硝基苯酚的降解效率可以达到99.8％。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，特别是涉及一种复合光催化纳米材料及制备方法和应用。

背景技术

随着科学的发展，人们对影响人类健康的常见化学物质有了更深刻的认识。酚类化合物是一种重要的化工原料，在化工、制药厂及酚醛树脂生产厂中广泛应用，极大地丰富了我们对各种产品的需求，但也正是由于其是难降解有机物，不仅会危害人体健康安全，也严重破坏了生态平衡，导致了环境的化学污染，因此成为各国水污染治理的重点解决对象，以对硝基苯酚为代表的酚类化合物已被列入多国重点控制的污染物名单之中，环境中尤其是废水酚类污染问题急需更多的探索和解决。

目前生物法、化学氧化法等进行酚类污染问题处理的方法存在耗时长、不易被微生物降解、成本高，会带来二次污染等问题。光催化技术因其操作简单、反应迅速、绿色高效等优点而越来越受到人们的关注。其中，单卤氧化物如BiOI、BiOCl和BiOBr是典型的铋基光催化材料，BiOI作为间接带隙半导体，具有最宽的可见光响应范围，其带隙约为1.9eV，具有良好的光吸收和光催化活性，但光利用率不高，电子空穴易复合且稳定性较差。BiOCl具有特殊的分层结构，有利于光生载流子的透射，但光谱响应范围较窄。直接带隙半导体BiOBr，其禁带宽度约为2.6eV，能被可见光激发从而进行光催化反应，但由于BiOBr被光激发后，电子会直接跃迁导致中间能量损失，光能利用率并不高。上述列举的半导体材料均存在对光能利用率不高，且光生电子及空穴较容易重新组合等问题。并不满足可见光条件下对酚类污染物质进行高效降解的条件。因此，它们都不是降解酚类污染的理想光催化纳米材料。

因此，开发一种制备方法简单、可见光利用率更高、对微污染物(对硝基苯酚)降解速率更高、稳定性更好、且方便回收重复利用的可见光催化纳米材料将是本领域技术的重点研究目标。

发明内容

现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种复合光催化纳米材料及制备方法和应用，通过水热法将BiOBr_xI_1-x与Cu₉S₅进行复合，制备出一种新型的可见光催化剂，使其能够高效地降解废水中的对硝基苯酚，且具有稳定性好、可重复利用的特点。

具体发明内容如下：

第一方面，本发明提供一种复合光催化纳米材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：