[发明专利]一种Bi7O9I3/Zn2SnO4异质结可见光催化剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于环境污染治理技术领域，具体涉及一种Bi₇O₉I₃/Zn₂SnO₄异质结可见光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

国内外环保企业一直致力于处理工业污水和生活废水，目前已经能够实际应用的技术大部分是科研机构和环保企业所常用的生物化学法、化学法、物理化学法等。光催化氧化技术具有能耗低、操作简便、反应条件温和等突出优点，可以分解破坏许多有机物，能有效地将有机污染物进行消毒、脱色、除臭等，并将其转化为CO₂、H₂O等对环境无害的无机小分子物质。

苯酚是一种具有致癌、致畸、致突变的毒性物质。它通过皮肤、黏膜的接触、吸入或经过口腔侵入生物体内，对神经系统有较大的亲和力，使神经系统发生病变或损害肝、肾功能。同时苯酚对水源和水生生物也能产生严重的影响。由于工业废水中酚类含量较高，对环境影响较大，若直接排放到环境中，将会对人类的生存构成极大的危害，因此在排放前需进行必要的处理。

发明内容

本发明的目的在于针对技术背景中存在的问题，提供一种Bi₇O₉I₃/Zn₂SnO₄异质结可见光催化剂的制备方法及其应用。通过油浴法制备了Bi₇O₉I₃/Zn₂SnO₄异质结可见光催化剂，将电子-空穴分离效率高的宽禁带半导体与宽光谱吸收的窄禁带半导体进行复合，解决现有技术中光催化剂光响应范围窄、电子-空穴分离效率较低的问题。通过对苯酚的降解考察了催化剂的可见光催化活性。该制备方法简单易行、合成条件较温和，具有一定的普适性。

本发明的技术方案如下：

（1）Zn₂SnO₄纳米颗粒的制备

采用混合溶剂热法合成Zn₂SnO₄纳米颗粒，称取2.5 ~ 5 mM Zn(AC)₂·2H₂O和1.25 ~ 2.5 mM SnCl₄·5H₂O加入到40 ~ 70 mL体积比为1：1的去离子水和无水乙醇的混合溶剂中，室温搅拌得到混合溶液A；将10 ~ 20 mL 的0.5 ~ 1 M的NaOH溶液逐滴加到混合溶液A中，磁力搅拌15 min，然后，将其转移到高压反应釜中，于180 ~ 220 °C下反应22 ~ 26 h；待反应完毕高压反应釜逐渐冷却到室温后，取出产物，分别用去离子水和无水乙醇将上述产物洗涤3次，置于烘箱内60 °C下烘干6 h；

（2）Bi₇O₉I₃/Zn₂SnO₄异质结可见光催化剂的制备

采用油浴法制备Bi₇O₉I₃/Zn₂SnO₄异质结可见光催化剂，控制Bi₇O₉I₃和Zn₂SnO₄纳米颗粒一定的质量比条件下，称取0.728 g Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于20 mL乙二醇中，得到澄清溶液A；先后将0.249 g KI和一定质量的Zn₂SnO₄纳米颗粒加入到盛有40 mL乙二醇的三口烧瓶中，超声分散均匀，置于140 ~ 180 °C油浴锅中反应10 ~ 20 min；然后将澄清溶液A迅速加入到上述三口烧瓶中，并继续于140 ~ 180 °C下油浴回流反应1 ~ 4 h；待反应完全后，取出产物，分别用去离子水和无水乙醇离心洗涤3次，置于烘箱，在60 °C下干燥6 h；