一种二维I掺杂BiOIO制造技术

本发明专利技术公开了一种二维I掺杂BiOIO

A two-dimensional I-doped bio IO

【技术实现步骤摘要】
一种二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂及其制备方法与应用
本专利技术属于无机功能材料
，具体涉及一种二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂的制备方法及其对废气处理方面的应用。
技术介绍
随着世界各地工业的迅速发展，空气污染已成为当今最严重的问题之一。废气会导致光化学污染、酸雨、雾霾、等，都会对人体、土地、水源造成极大的危害。所以，寻找廉价、高效、节能的方法降解处理废气，已成为环境研究的热点问题。目前来说，半导体光催化技术具有无毒，降解效率高，氧化还原能力强等优点，被认为是处理废气污染的最经济有效的方法之一。在现行的多种光催化剂中，g-C3N4因其独特的平面结构、合适的带隙(2.7eV)、无金属催化剂被广泛研究；但由于其比表面积低、导电性差、可见光响应范围窄，极快的光生载流子复合大大限制了其作为纯催化剂的光催化性能。
技术实现思路
本专利技术目的是介绍提供一种能够对可见光响应的纳米复合材料I-掺杂BiOIO3/g-C3N4的制备方法以及对废气的可见光催化降解。将二维I掺杂BiOIO3纳米片，通过溶剂热的方式将其负载到二维的g-C3N4纳米片上，从而得到2DI掺杂BiOIO3/g-C3N4纳米复合材料，并对废气进行光催化降解。为了达到上述目的，本专利技术具体技术方案如下：一种二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂，其制备方法包括以下步骤：（1）以尿素为原料，煅烧制成g-C3N4纳米片；（2）以铋盐、氧化碘盐为原料，水热反应制备BiOIO3纳米片；然后将BiOIO3纳米片与无机碘盐反应制备I掺杂BiOIO3纳米片；（3）将I掺杂BiOIO3纳米片与g-C3N4纳米片进行溶剂热反应，制备二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂。本专利技术还公开了一种光催化处理废气的方法，包括以下步骤：（1）以尿素为原料，煅烧制成g-C3N4纳米片；（2）以铋盐、氧化碘盐为原料，水热反应制备BiOIO3纳米片；然后将BiOIO3纳米片与无机碘盐反应制备I掺杂BiOIO3纳米片；（3）将I掺杂BiOIO3纳米片与g-C3N4纳米片进行溶剂热反应，制备二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂；（4）光照下，将废气通过二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂，实现废气的光催化处理。本专利技术中，铋盐为五水合硝酸铋（Bi(NO3)3·5H2O），氧化碘盐为五氧化二碘（I2O5），无机碘盐为碘化钾（KI）。上述技术方案中，步骤（1）中，煅烧的温度为300～600℃，时间为2～8h，升温速率为2～5℃·min-1。优选的，煅烧由第一次煅烧与第二次煅烧组成，第一次煅烧的温度高于第二次煅烧的温度，第一次煅烧的升温速率小于第二次煅烧的升温速率。上述技术方案中，步骤（2）中，铋盐、氧化碘盐的质量比为（2～4）∶1；水热反应的温度为130～200℃，时间为8～25h；BiOIO3纳米片与无机碘盐的摩尔比（0.5～4）∶1，优选（1～2）∶1。上述技术方案中，步骤（3）中，I掺杂BiOIO3纳米片与g-C3N4纳米片的质量比为1∶（1～9），优选1∶（1.5～3）；溶剂热反应的温度为30～200℃，时间为1～12h。上述技术方案中，步骤（4）中，光照为可见光照射。本专利技术中可见光响应的二维复合材料I掺杂BiOIO3/g-C3N4的制备方法可如下进行：1.二维g-C3N4纳米片的制备首先，在带盖铝坩埚中加入一定量尿素，放入马弗炉，盖上盖子，进行第一次煅烧；而后收集产物，调整煅烧温度和升温速率进行第二次煅烧，得到的浅黄色产物为g-C3N4纳米片。2.二维I掺杂BiOIO3纳米片的制备首先，将五水合硝酸铋（Bi(NO3)3·5H2O）和五氧化二碘（I2O5）溶于超纯水中搅拌均匀，得到无色透明的前驱体溶液，将其转移到高压反应釜中水热，将得到的产物离心洗涤得到白色的BiOIO3纳米片；将制备好的BiOIO3纳米片分散于一定量的碘化钾（KI）水溶液中，经过搅拌和老化，而后离心洗涤得到黄色的I掺杂BiOIO3纳米片。3.I掺杂BiOIO3/g-C3N4纳米复合材料的制备首先，将I掺杂BiOIO3纳米片超声分散于乙醇中，而后加入g-C3N4进行数小时的搅拌，然后将复合物转移到高压反应釜中进行反应，将产物通过离心洗涤进行收集，得到I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂。4.光催化降解废气光催化降解废气的操作具体如下，将I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂平铺在密闭圆柱形检测室中的木板上，并在其上方垂直放置300W氙灯模拟可见光；通过将压缩瓶中的空气和一氧化氮混合来控制一氧化氮浓度为600ppb，并以1.2L/min的流速通过反应室。当催化剂达到吸附-解吸平衡时（0.5h），打开氙灯，并在NOx分析仪上开始光催化测量。在相同浓度下探究BiOIO3、I掺杂BiOIO3、g-C3N4和一系列的I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂对废气的降解效果。本专利技术对g-C3N4进行处理进一步提高其光催化活性；本专利技术还公开了上述I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂在废气处理中的应用。本专利技术中，废气为氮氧化物，优选一氧化氮。本方案的优点：1、本专利技术采用简单易操作的水热法和溶剂热法，制得二维I掺杂BiOIO3/g-C3N复合光催化剂，制备工艺简单，原材料成本低廉，有利于实现制备成本的降低，易实现大规模生产。2、本专利技术二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合光催化剂促进了I掺杂BiOIO3和g-C3N中光生载流子的分离效率，有效地增加光生电荷的存活寿命，促进其光催化活性；同时取代了金属半导体材料中昂贵的金属元素，极大程度上降低了制备成本。3、本专利技术得到的二维I掺杂BiOIO3/g-C3N纳米复合材料能提高对可见光的吸收和利用，能够有效地对废气进行光催化降解。附图说明图1为BiOIO3、I掺杂BiOIO3、g-C3N4和I掺杂BiOIO3/g-C3N4的扫描电镜图（SEM）和透射电镜图（TEM）；图2为BiOIO3、不同摩尔比的I掺杂BiOIO3处理废气的效果图；图3为BiOIO3、I掺杂BiOIO3、g-C3N4和I掺杂BiOIO3/g-C3N4处理废气的效果图；图4为30%I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合材料对降解废气的循环效果图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。本专利技术二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂的制备方法如下：（1）以尿素为原料，煅烧制成g-C3N4纳米片；（2）以铋盐、氧化碘盐为原料，水热反应制备BiOIO3纳米片；然后将BiOIO3纳米片与无机碘盐反应制备I掺杂BiOIO3纳米片；（3）将I掺杂BiOIO3纳米片与g-C3N4纳米片进行溶剂热反应，制备二维I掺杂BiOIO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维I掺杂BiOIO

【技术特征摘要】
1.一种二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂，其特征在于，所述二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）以尿素为原料，煅烧制成g-C3N4纳米片；
（2）以铋盐、氧化碘盐为原料，水热反应制备BiOIO3纳米片；然后将BiOIO3纳米片与无机碘盐反应制备I掺杂BiOIO3纳米片；
（3）将I掺杂BiOIO3纳米片与g-C3N4纳米片进行溶剂热反应，制备二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂。


2.根据权利要求1所述二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂，其特征在于，铋盐为五水合硝酸铋；氧化碘盐为五氧化二碘；无机碘盐为碘化钾。


3.根据权利要求1所述二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂，其特征在于，步骤（1）中，煅烧的温度为300～600℃，时间为2～8h，升温速率为2～5℃·min-1。


4.根据权利要求1所述二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂，其特征在于，煅烧由第一次煅烧与第二次煅烧组成，第一次煅烧的温度高于第二次煅烧的温度，第一次煅烧的升温速率小于第二次煅烧的升温速率。


5.根据权利要求1所述二维I掺杂BiOIO3/g-C3N4复合催化剂，其特征在于，步骤（2）中，铋盐、氧化碘盐的质量比为（2～4）∶1；水热反应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：路建美，陈冬赟，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32