本发明专利技术公开了一种BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂，所述BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂是由BiOCl/EP复合材料经高温煅烧后得到的，其中所述BiOCl/EP复合材料是由膨胀珍珠岩以及负载于所述膨胀珍珠岩表面孔隙中的BiOCl粉末组成的。本发明专利技术还公开了BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂在降解有机染料、烃类和酯类有机物上的应用。本发明专利技术的BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂，在模拟太阳光下具有高催化降解活性。性。性。
【技术实现步骤摘要】
BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂及其应用
[0001]本专利技术涉及光催化剂
，具体涉及一种BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂及其应用。
技术介绍
[0002]随着现代工业的快速发展，环境污染问题日益严峻.以水污染问题为例，大多数有机染料都可溶于水，这些具有高毒性和致癌性的染料随着水体排出，对水环境造成严重污染和破坏；石油产品泄露事件频发，对海洋生态系统造成危害。迄今，有诸多生物化学和物理化学方法被应用于处理废水中的有机染料，在这些方法中，以太阳光能为能量来源的半导体光催化技术作为一种清洁、可持续且能耗低的新型策略受到研究人员青睐。其中TiO2半导体光催化剂最先受到广泛研究，在降解水中微型污染物方面展现出广阔的应用前景，此后，大量的光催化剂被发现具有有机染料降解活性，如ZnO，CdS，ZnS和g-C3N4等。
[0003]BiOCl因具有优异的层状结构和间接带隙等特征成为了光催化领域中备受关注的半导体材料之一，这种结构特征可以抑制光生电子-空穴的重组进而极大地提高光催化降解活性，并且BiOCl的价带位置相对较正，因此具有较强的氧化能力。但是，BiOCl光催化剂应用于实际环境具有很大的挑战性，主要原因在于该材料在水体环境中易聚集、下沉，光能利用率低，并且很难从环境中分离出来进行重复利用，残留的部分还可能会造成二次污染。最重要的是，普通粉末状的光催化剂对于一些不与水互溶且密度比水小的烃类和酯类物质的降解是无能为力的。
[0004]漂浮型光催化剂处于空气-水的交界面，有利于其获取太阳光能和氧气，增强了光能利用率、活性氧物种的产生能力和光催化效率；此外，漂浮型光催化剂可以很容易地通过简单过滤进行回收。目前，常用作漂浮型光催化剂载体主要是膨胀珍珠岩、玻璃微珠和陶瓷等一些轻质无害材料。膨胀珍珠岩(EP)是一种天然酸性玻璃质火山熔岩，是珍珠岩经过瞬时高温焙烧膨胀后形成的一种多孔蜂窝状结构的白色块状颗粒，主要由SiO2和Al2O3组成，该材料来源丰富、价格低廉且对环境友好。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种在太阳光下具有高催化降解活性的BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂，所述BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂是由BiOCl/EP复合材料经高温煅烧后得到的，其中所述BiOCl/EP复合材料是由膨胀珍珠岩以及负载于所述膨胀珍珠岩表面孔隙中的BiOCl粉末组成的。
[0008]单独的BiOCl粉末光生载流子复合几率较高，此外，BiOCl粉末在水体环境中易聚集、下沉，光能利用率低，并且很难从环境中分离出来进行重复利用。最重要的是，其对于一些不与水互溶且密度比水小的烃类和酯类物质的降解是无能为力的。以膨胀珍珠岩(EP)作
为载体合成的BiOCl/EP复合材料虽然能够提高BiOCl的光催化性能，但是BiOCl/EP复合材料中，BiOCl粉末与膨胀珍珠岩的结合强度一般较低，在使用过程中BiOCl粉末易脱落，导致光催化降解能力的下降，使得催化剂循环利用能力差。为了解决以上问题，本专利技术通过在适宜的升温速度升到合适的温度下煅烧适宜的时间后，使得BiOCl粉末与膨胀珍珠岩之间形成了Bi-O-Si化学键(如附图2所示，该复合材料中的O
1s
由三个峰组成，其中位于529.6eV处峰是Bi-O-Si的特征峰)，从而大大增强了二者之间的连接强度，解决了BiOCl的易脱落造成光催化降解能力、循环利用率较低的问题；此外，Bi-O-Si键还可以作为有效的电子传输通道促进BiOCl半导体材料中光生载流子的分离和转移。从附图3中可以看出，BiOCl/膨胀珍珠岩的荧光光谱峰强度远低于膨胀珍珠岩和BiOCl，这表明相比于其他两组分，该复合材料的光生载流子的重组率最低，进而提高了BiOCl/膨胀珍珠岩的光催化效率。
[0009]本专利技术中，所述煅烧温度优选为450℃-550℃，煅烧时间优选为60min-120min，升温速率优选为2℃
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min-1-5℃
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min-1
。进一步地，所述煅烧温度为450℃，升温速率为2℃
·
min-1
，煅烧时间为60min。
[0010]本专利技术中，所述BiOCl/EP复合材料中，BiOCl粉末的负载量优选为4.0wt％-31.5wt％。
[0011]本专利技术中，所述BiOCl/EP复合材料优选地是将膨胀珍珠岩颗粒依次吸收五水硝酸铋乙二醇溶液和氯盐水溶液后，再经水热反应合成得到的。由于膨胀珍珠岩具有多孔结构和很强的吸附性，将膨胀珍珠岩作为催化剂载体加入到Bi(NO3)3·
5H2O的乙二醇溶液中充分静置，利用其优异的吸附性使得Bi(NO3)3能够被均匀地吸附至膨胀珍珠岩的表面孔隙中，再于氯盐于溶液中加热进行水热反应，从而在膨胀珍珠岩的表面孔隙中合成得到BiOCl粉末(参见附图6)。采用这种方法的优点是BiOCl粉末可原位沉积在膨胀珍珠岩的表面孔隙中，从而可以增加负载的均匀性。
[0012]具体的，该BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂可采用以下的方法制备：(1)将一定量的Bi(NO3)3·
5H2O溶于6ml的乙二醇溶液中，记为溶液A；将等摩尔量的KCl溶解于等体积的去离子水中记为溶液B。将一定量的膨胀珍珠岩加入溶液A中，静置60min后过滤出来加入到KCl溶液中。之后，将所得混合物转移到至含聚四氟乙烯内衬的高压水热反应釜中，并在140℃-180℃下加热30min-240min。冷却至室温后，所得产物在80℃下干燥15h。(2)而后将所得BiOCl/膨胀珍珠岩在管式炉中进行煅烧，得到最终产物。
[0013]本专利技术中，Bi(NO3)3·
5H2O的乙二醇溶液的浓度优选为166.7-666.7mg/mL，浓度太低的话，膨胀珍珠岩吸附的Bi(NO3)3·
5H2O量少，无法负载足够的BiOCl光催化剂，从而影响光催化的效果。所述氯盐包括但不限于氯化钠、氯化钾。优选地，所述氯盐为KCl，其浓度优选为57.0-171.0mg/mL。所述静置的时间优选为60min-180min。静置时间太短，膨胀珍珠岩无法吸附足够的Bi(NO3)3。进一步地，所述静置的时间为60min。所述干燥的温度优选为80℃-120℃，干燥的时间优选为15h。
[0014]本专利技术的BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂具有在水面上漂浮的特征，且在200nm-385nm范围内有着持续的光吸收(参见附图7)。BiOCl/膨胀珍珠岩的漂浮特性使其周围环境中的氧气含量更加的丰富、更容易受到太阳光的激发，极大地提高了活性氧物种的生成量。如附图11所示，BiOCl/EP体系中，
·
O
2-生成量远高于BiOCl体系，因此有利于提高其光催化的效率。
[0015]第二方面，本专利技术提供了所述BiOCl/本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂，其特征在于，所述BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂是由BiOCl/EP复合材料经高温煅烧后得到的，其中所述BiOCl/EP复合材料是由膨胀珍珠岩以及负载于所述膨胀珍珠岩表面孔隙中的BiOCl粉末组成的。2.根据权利要求1所述的BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂，其特征在于，所述煅烧温度为400℃-500℃，升温速率为2℃
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min-1-5℃
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min-1
，煅烧时间为60min-120min。3.根据权利要求2所述的BiOCl/膨胀珍珠岩漂浮型光催化剂，其特征在于，所述煅烧温度为450℃，升温速率为2℃
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min-1
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘湘，尹金慧，邱娟，夏咏梅，王海军，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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