0D/2DBVO/BOC异质结催化剂制备方法及应用

本发明属于环境污染控制及催化剂，尤其涉及一种0d/2dbvo/boc异质结催化剂制备方法及应用。

背景技术：

1、光催化剂作为光催化降解技术的核心，对光催化活性有着重要的影响，因此选择合适的催化剂也很重要。近年来，bvo、bi2wo6和boc等铋基催化剂受到越来越多的关注，其中具有层状结构的boc具有独特的光催化性能。然而，它的宽带隙(～3.5ev)只能被紫外线激发，这限制了它的广泛应用。目前，人们通过形貌控制、元素掺杂和异质结构建等方法来提高其可见光催化活性。其中，bocl与其他材料形成异质结被证明是增强其可见光光催化活性的有效策略，如bi/biocl/bi2o2co3、biocl/cubi2o4和ta3n5/biocl。

2、bvo是一种可见光响应、稳定、高氧化电位的半导体材料，已广泛应用于光催化领域，但对rh b等染料的光催化降解效果还有待提升。

技术实现思路

1、针对以上技术问题，本发明公开了一种0d/2dbvo/boc异质结催化剂制备方法及应用，在可见光照射下，0d/2dbvo/boc异质结催化剂对rh b具有很高的降解率和矿化率。

2、对此，本发明采用的技术方案为：

3、一种0d/2dbvo/boc异质结催化剂制备方法，包括如下步骤：

4、步骤s1，制备含有bivo4前驱体的微乳液；

5、步骤s2，在含有bivo4前驱体的微乳液中加入hcl溶液，使bi3+和cl-的摩尔比为1：0.1-0.50，搅拌充分反应后，得到含有bivo4/biocl的微乳液；

6、步骤s3，静置陈化24h后，加入乙醇水溶液，析出沉淀，离心将沉淀分离，清洗后干燥得到bivo4/biocl前驱体；

7、步骤s4，将获得的bivo4/biocl前驱体于450-550℃下焙烧，得到0d/2d bvo/boc异质结催化剂。

8、在可见光照射下，在没有催化剂的情况下，很少有rh b能被降解。此技术方案的催化剂，在可见光下具有很高的光催化活性，可以实现对rh b的高效降解。

9、作为本发明的进一步改进，步骤s1包括如下步骤：

10、步骤s11，将铋盐和钒盐分别溶于hno3溶液中，得到第一水相溶液和第二水相溶液；将环己烷、辛基苯基聚氧乙烯醚和正己醇混合，得到油相溶液；

11、步骤s12，在搅拌状态下，将第一水相溶液滴加到一份油相溶液中，搅拌得到第一微乳液；将第二水相溶液滴加到另一份油相溶液中，搅拌得到第二微乳液；

12、步骤s13，将第一微乳液加入到第二微乳液中，充分反应，得到含有bivo4前驱体的微乳液。

13、作为本发明的进一步改进，所述hno3溶液的浓度为2～6m。进一步优选地，所述hno3溶液的浓度为4m。

14、作为本发明的进一步改进，步骤s11中，所述铋盐为bi(no3)3，所述钒盐为nh4vo3。

15、作为本发明的进一步改进，步骤s11的油相溶液中，环己烷、辛基苯基聚氧乙烯醚和正己醇按质量比为5：3：2。

16、作为本发明的进一步改进，步骤s13中，加入第二微乳液中的第一微乳液含有的bi(no3)3和第二微乳液中的nh4vo3物质的量之比为1:1。

17、作为本发明的进一步改进，步骤s3中，加入过量的、体积比为1：1的乙醇水溶液直至沉淀完全析出。

18、作为本发明的进一步改进，步骤s4中，升温速度为5℃/min，焙烧温度为500℃，焙烧时间为1h。

19、作为本发明的进一步改进，步骤s3中，干燥温度为55-65℃，干燥时间为6-10h。进一步的，步骤s3中，干燥温度为60℃，干燥时间为8h。

20、作为本发明的进一步改进，步骤s2中，在含有bivo4前驱体的微乳液中加入hcl溶液，使cl-和bi3+的摩尔比为1：0.125～0.37。进一步优选的，hcl的加入量使cl-和bi3+的摩尔比为1：0.25。

21、本发明公开了0d/2dbvo/boc异质结催化剂，其采用如上任意一项所述的0d/2dbvo/boc异质结催化剂制备方法制备得到。

22、本发明公开了如上所述的0d/2dbvo/boc异质结催化剂的应用，所述0d/2dbvo/boc异质结催化剂用于可见光照射下的染料废水降解中。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、本发明的技术方案得到的催化剂为0d bvo纳米颗粒/2d boc纳米片p-n异质结，该催化剂在可见光照射下可以高效光催化降解rh b，明显优于纯bvo，这主要是由于形成0d/2d p-n异质结产生内部电场，抑制光生载流子重组，使得0d/2dbvo/boc异质结催化剂具有优异的光催化降解活性；捕获实验和esr测试结果表明，·o2-和h+是光催化降解rh b的主要活性物质。本发明的技术方案构建了低维氮磷异质结的新方法，可以用于可见光驱动染料废水的高效降解。

技术特征：

1.一种0d/2dbvo/boc异质结催化剂制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的0d/2dbvo/boc异质结催化剂制备方法，其特征在于：步骤s1包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的0d/2dbvo/boc异质结催化剂制备方法，其特征在于：所述铋盐为bi(no3)3，所述钒盐为nh4vo3；

4.根据权利要求1所述的0d/2dbvo/boc异质结催化剂制备方法，其特征在于：步骤s3中，加入体积比为1：1的乙醇水溶液直至沉淀完全析出；步骤s4中，升温速度为5℃/min，焙烧温度为500℃，焙烧时间为1h。

5.根据权利要求1所述的0d/2dbvo/boc异质结催化剂制备方法，其特征在于：步骤s3中，干燥温度为55-65℃，干燥时间为6-10h。

6.根据权利要求1所述的0d/2dbvo/boc异质结催化剂制备方法，其特征在于：步骤s2中，在含有bivo4前驱体的微乳液中加入hcl溶液，使bi3+和cl-的摩尔比为1：0.25。

7.0d/2dbvo/boc异质结催化剂，其特征在于：其采用如权利要求1～6任意一项所述的0d/2dbvo/boc异质结催化剂制备方法制备得到。

8.如权利要求7所述的0d/2dbvo/boc异质结催化剂的应用，其特征在于：所述0d/2dbvo/boc异质结催化剂用于可见光照射下的染料废水降解中。

技术总结
本发明提供了一种0D/2DBVO/BOC异质结催化剂制备方法及应用，该制备方法包括如下步骤：步骤S1，制备含有BiVO<subgt;4</subgt;前驱体的微乳液；步骤S2，在含有BiVO<subgt;4</subgt;前驱体的微乳液中加入HCl溶液，使Bi<supgt;3+</supgt;和Cl<supgt;‑</supgt;的摩尔比为1：0.1‑0.50，反应后得到含有BiVO<subgt;4</subgt;/BiOCl的微乳液；步骤S3，静置陈化24h后，加入乙醇水溶液，析出沉淀，离心将沉淀分离，清洗后干燥得到BiVO<subgt;4</subgt;/BiOCl前驱体；步骤S4，将获得的BiVO<subgt;4</subgt;/BiOCl前驱体于450‑550℃下焙烧。本发明的技术方案的催化剂，在可见光照射下可以高效光催化降解Rh B等，可用于可见光驱动染料废水的高效降解。

技术研发人员：朱荣淑,易炼,马岳勇,朱满玉
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17