本發(fā)明屬于催化材料領(lǐng)域，具體涉及一種溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、由于抗生素成分復(fù)雜、具有生物毒性、濃度較低、化學(xué)穩(wěn)定和環(huán)境持久性等特性導(dǎo)致難以完全去除和礦化，導(dǎo)致傳統(tǒng)的水處理技術(shù)包括吸附法、絮凝法、離心法、混凝法、重力分離法和生物降解處理等面臨著前所未有的困難。傳統(tǒng)的污水處理廠工藝對(duì)抗生素的去除效果有限，30～90%的抗生素以原始形式或代謝物的形式排放到環(huán)境中。因此，開發(fā)能夠有效去除水生環(huán)境中抗生素污染物的技術(shù)勢(shì)在必行。

2、光催化技術(shù)作為一種利用太陽能的有效廢水處理方法，具有低成本、可回收、毒副產(chǎn)物較少、使用豐富可再生的太陽能資源等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。開發(fā)可見光響應(yīng)的高活性和高氧化能力的新型光催化劑體系已成為環(huán)境光催化研究的方向。

3、溴氧化鉍是一種間接帶隙半導(dǎo)體，具有適宜的可見光響應(yīng)帶隙、優(yōu)異的性能以及獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，因此在諸多領(lǐng)域內(nèi)均有廣泛應(yīng)用，如：超級(jí)電容器電極材料、傳感器及光催化等領(lǐng)域。然而，對(duì)于原始的溴氧化鉍光生載流子的高復(fù)合率仍然是限制光催化劑性能及其應(yīng)用的障礙。通常需要進(jìn)一步的修飾來加速光激發(fā)電荷的轉(zhuǎn)移和分離效率。異質(zhì)結(jié)構(gòu)建、摻雜、缺陷工程和貴金屬沉積是典型的改性策略。

4、氧化銦是一種典型的n型半導(dǎo)體光催化劑，因其獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和可控的形態(tài)修飾而受到廣泛關(guān)注。值得注意的是，與二維納米片、納米花和納米棒相比，金屬有機(jī)框架衍生的氧化銦可以提高太陽能收集效率，減少光生載流子重組，提高比表面積和反應(yīng)位點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料制備方法，評(píng)價(jià)了溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料用于降解四環(huán)素的性能，并將其進(jìn)行實(shí)際的有機(jī)廢水處理應(yīng)用。

2、本發(fā)明通過水熱法、煅燒法和超聲波等關(guān)鍵工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料的高效制備。所得的溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料展現(xiàn)出卓越的降解四環(huán)素性能，為相關(guān)領(lǐng)域提供一種新的、高效的解決方案。

3、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，所采取的技術(shù)方案如下：

4、一種溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料的制備方法，包括如下步驟：

5、(1)將五水合硝酸銦和對(duì)二苯甲酸分散于二甲基甲酰胺溶劑中；所述五水合硝酸銦和對(duì)二苯甲酸的質(zhì)量比為1:0.4；作為優(yōu)選方案，將五水合硝酸銦和對(duì)二苯甲酸在超聲波輔助下分散到二甲基甲酰胺中，超聲的時(shí)間以溶液澄清為準(zhǔn)。

6、(2)將(1)得到混合液進(jìn)行水熱反應(yīng)，收集產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥，得到氧化銦前體；所述水熱反應(yīng)的溫度為150℃，時(shí)間為12h；所述干燥的溫度為80℃，時(shí)間為12h。

7、(3)將五水合硝酸鉍、溴化鈉和氧化銦前體分散于去離子水中，攪拌、干燥并收集白色產(chǎn)物；所述五水合硝酸鉍、溴化鈉和氧化銦前體的質(zhì)量比為1:0.25:1.1；作為優(yōu)選方案，將五水合硝酸鉍、溴化鈉和氧化銦前體在超聲波輔助下分散到去離子水中，超聲的時(shí)間以溶液澄清為準(zhǔn)。

8、(4)將(3)所得白色產(chǎn)物進(jìn)行煅燒，即得。具體的，所述煅燒是以5℃/min升溫至500℃，在500℃下保溫3h。

9、本發(fā)明還提供了上述方法制得的溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料。

10、本發(fā)明又提供了上述溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料降解水中有機(jī)污染的應(yīng)用。

11、在進(jìn)一步的方案中，將溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料加到含有有機(jī)污染物的水中，攪拌，于光照下反應(yīng)。其中，所述水的ph=7±0.2。

12、進(jìn)一步的，所述有機(jī)污染物為四環(huán)素（tetracycline，tc），水中四環(huán)素的濃度為5mg/l，溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料在水中的添加量為20～40mg/l。

13、本發(fā)明的有益效果是：

14、本發(fā)明提供的氧化銦尖晶石由金屬有機(jī)框架衍生，具有良好的太陽能收集效率，減少光生載流子重組，提高比表面積和反應(yīng)位點(diǎn)；本發(fā)明提供的溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料方法工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)，在難降解抗生素污染水體的修復(fù)領(lǐng)域中具有廣闊的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，五水合硝酸銦、對(duì)二苯甲酸的質(zhì)量比為1:0.4。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料的制備方法及應(yīng)用，其特征在于，步驟(2)中，水熱反應(yīng)的時(shí)間為12h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料的制備方法及應(yīng)用，其特征在于，步驟(3)中，五水合硝酸鉍、溴化鈉、氧化銦前體的質(zhì)量比為1:0.25:1.1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料的制備方法及應(yīng)用，其特征在于，步驟(4)中，所述煅燒是以5℃/min升溫至500℃后保溫3h。

6.采用權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的方法制得的溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料。

7.權(quán)利要求6所述的溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料在降解水中有機(jī)污染物中的應(yīng)用。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述水的ph=7±0.2。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述有機(jī)污染物為四環(huán)素，水中四環(huán)素的濃度為5mg/l，溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料在水中的添加量為20～40mg/l。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于催化材料領(lǐng)域，具體涉及一種溴氧化鉍/氧化銦異質(zhì)結(jié)光催化材料的制備方法及應(yīng)用。該方法具體為：將五水合硝酸銦和對(duì)二苯甲酸分散于二甲基甲酰胺中，然后將得到混合液進(jìn)行水熱反應(yīng)，收集產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥，得到氧化銦前體；再將五水合硝酸鉍、溴化鈉和氧化銦前體分散于去離子水中，攪拌、干燥并收集白色產(chǎn)物；將所得白色產(chǎn)物進(jìn)行煅燒，得到溴氧化鉍/氧化銦光催化材料。本發(fā)明所得的復(fù)合光催化材料形貌可控，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)四環(huán)素的快速光降解。

技術(shù)研發(fā)人員：李玨秀,趙銳,陳儉靜,馬永鵬,雷新睿,李苗苗,趙永超,畢梓軒,邵志超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中原工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2