一种BiVO4/CoAlLa-LDH复合光催化剂及其制备方法和应用

本发明涉及一种复合光催化剂，尤其涉及一种bivo4/coalla-ldh复合光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化。

背景技术：

1、近年来，随着经济和工业的迅速发展，水污染问题也愈发严重。其中，抗生素引起的水污染及生态风险备受关注。由于大多数抗生素难以在动物和人体内被完全代谢，且难以被传统的水处理工艺有效去除，高效去除水环境中的抗生素污染物已然成为当前急需解决的问题。光催化降解技术作为一种新型高级氧化技术，具有高效稳定、绿色环保、净化能力强、操作方便等优势，被认为是解决目前日趋严重的抗生素污染问题最有前景的技术之一。因此，开发高效、稳定、绿色的光催化剂是当前光催化降解抗生素污染物领域研究的热点。

2、现阶段，层状双金属氢氧化物(ldh)因具备层板金属阳离子及层间阴离子种类可调控、层板不同价态金属阳离子高度分散等特点，可作为光催化剂降解有机污染物。然而，单一ldh存在光生载流子易在迁移过程中复合湮灭、导致迁移到表面的光生载流子数量不足，从而ldh表面发生的氧化还原反应效率较低的缺陷，致使单一ldh光催化剂的光催化活性仍有较大的提升空间；同时，单一ldh的光催化活性容易随着使用下降，稳定性有待提升。

3、因此，研发一种光催化活性较高、稳定性强的催化剂成为当下的研究方向。

技术实现思路

1、本发明提供一种bivo4/coalla-ldh复合光催化剂，该种复合光催化剂具有光催化活性较高且稳定性较强的特点。

2、本发明还提供一种bivo4/coalla-ldh复合光催化剂的制备方法，通过该方法能制得上述复合光催化剂。该方法具有操作简单，反应物易得，制备成本较低的特点。

3、本发明还提供一种bivo4/coalla-ldh复合光催化剂用于可见光条件下光催化降解抗生素的方法，该方法具有操作简单的特点。

4、本发明提供一种bivo4/coalla-ldh复合光催化剂，其中，所述复合光催化剂由棒状bivo4和片状coalla-ldh组成；

5、所述复合光催化剂具有2θ为28.81°～28.95°的第一衍射峰、2θ为11.55°～11.63°的第二衍射峰，以及2θ为18.78°～18.86°的第三衍射峰，且所述第一衍射峰、第二衍射峰、第三衍射峰的强度比为(1.5～2.7)：(0.6～3.8)：1。

6、如上所述的复合光催化剂，其中，所述复合光催化剂的长度为2～8μm，直径为1～3μm，和/或，比表面积为5～50 m2/g。

7、如上所述的复合光催化剂，其中，所述棒状bivo4的长度为0.8～3.0μm，直径为150～500 nm。

8、如上所述的复合光催化剂，其中，所述片状coalla-ldh的边长为50～200 nm，厚度为5-20 nm。

9、如上所述的复合光催化剂，其中，所述棒状bivo4占所述的复合光催化剂的摩尔百分含量为13.3％～71.2％。

10、本发明还提供一种bivo4/coalla-ldh复合光催化剂的制备方法，其中，包括以下步骤：

11、1)将包括铋盐和钒酸盐的盐类醇溶液与分散剂水溶液混合，得到第一原料液；对第一原料液进行第一水热反应处理，得到所述棒状bivo4；

12、2)将含有co3+、al3+和la3+的水溶液与含有oh-和co32-的碱性水溶液混合，得到混合液；向混合液加入所述棒状bivo4，得到第二原料液；对第二原料液进行第二水热反应处理，得到所述复合光催化剂；

13、如上所述的制备方法，其中，所述铋盐、钒酸盐、分散剂的摩尔比为(125～375)：(125～375)：1，和/或步骤2)中，所述co2+、al3+、la3+与碱性水溶液中oh-和co32-的摩尔比为(2～10)：(0.95～4.75)：(0.05～0.25)：12：1。

14、如上所述的制备方法，其中，所述第一水热反应处理的温度为150～180℃，所述第一水热反应处理的时间为4～12h，和/或，所述第二水热反应处理的温度为90～130℃，所述第二水热反应处理的时间为6～36h。

15、本发明还提供一种抗生素的降解方法，对包括上述任一项bivo4/coalla-ldh复合光催化剂的抗生素溶液进行可见光照射。

16、如上所述的抗生素的降解方法，其中，所述抗生素溶液为四环素溶液。

17、本发明提供的bivo4/coalla-ldh复合光催化剂是一种具备特定晶相结构、较大的棒/面接触面积和较高结晶度的复合光催化剂。该复合光催化剂具有的上述性质使其可促进光生载流子有效分离，进而令足够数量的光生载流子迁移到催化剂表面，参与氧化还原反应，且光催化性能不易随使用而衰减。因此，本发明提供的bivo4/coalla-ldh复合光催化剂具有光催化活性较高且稳定性较强的特点。

技术特征：

1.一种bivo4/coalla-ldh复合光催化剂，其特征在于，所述bivo4/coalla-ldh复合光催化剂由棒状bivo4和片状coalla-ldh组成；

2.根据权利要求1所述的bivo4/coalla-ldh复合光催化剂，其特征在于，所述bivo4/coalla-ldh复合光催化剂的长度为2～8μm，直径为1～3μm，和/或，比表面积为5～50㎡/g。

3.根据权利要求1或2所述的bivo4/coalla-ldh复合光催化剂，其特征在于，所述棒状bivo4的长度为0.8～3.0μm，直径为150～500nm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的bivo4/coalla-ldh复合光催化剂，其特征在于，所述片状coalla-ldh的边长为50～200nm，厚度为5-20nm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的bivo4/coalla-ldh复合光催化剂，其特征在于，所述棒状bivo4占所述的bivo4/coalla-ldh复合光催化剂的摩尔百分含量为13.3％～71.2％。

6.一种权利要求1-5中任一项所述的bivo4/coalla-ldh复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的bivo4/coalla-ldh复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述铋盐、钒酸盐、分散剂的摩尔比为(125～375)：(125～375)：1，和/或，步骤2)中，所述co2+、al3+、la3+与碱性水溶液中oh-和co32-的摩尔比为(2～10)：(0.95～4.75)：(0.05～0.25)：12：1。

8.根据权利要求6或7所述的bivo4/coalla-ldh复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一水热反应处理的温度为150～180℃，所述第一水热反应处理的时间为4～12h，和/或，所述第二水热反应处理的温度为90～130℃，所述第二水热反应处理的时间为6～36h。

9.一种抗生素的降解方法，其特征在于，对包括权利要求1-5中任一项所述bivo4/coalla-ldh复合光催化剂的抗生素溶液进行可见光照射。

10.根据权利要求9所述的抗生素的降解方法，其特征在于，所述抗生素溶液为四环素溶液。

技术总结
本发明提供一种BiVO<subgt;4</subgt;/CoAlLa‑LDH复合光催化剂及其制备方法和应用。其中，所述复合光催化剂由棒状BiVO<subgt;4</subgt;和片状CoAlLa‑LDH组成；所述复合光催化剂具有2θ为28.81°～28.95°的第一衍射峰、2θ为11.55°～11.63°的第二衍射峰，以及2θ为18.78°～18.86°的第三衍射峰，且所述第一衍射峰、第二衍射峰、第三衍射峰的强度比为(1.5～2.7)：(0.6～3.8)：1。本发明提供的复合光催化剂具有光催化活性较高且稳定性较强的特点。

技术研发人员：杨飞,罗金
受保护的技术使用者：中国科学院地理科学与资源研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15