【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂和有机物降解，尤其是一种s型异质结催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前，环境中的有机污染物主要依赖生物法、物理法或化学方法进行降解。相比之下，光催化技术可利用清洁且可再生的太阳能，在温和的条件下实现污染物降解和制氢等反应，被认为是解决环境污染和能源相关挑战的理想解决方案。压电催化技术是近年来才受到关注的一种催化技术，它利用机械振动诱导压电材料表面产生电荷，引发催化反应。由于压电催化技术可以利用环境中丰富的机械能并在黑暗中运行，因此被认为是光催化的有效补充。有趣的是，一些研究揭示了压电催化和光催化之间存在协同增效的效应。若在光照过程中同时施加超声波振动可以显着提高催化剂的催化效率。例如，sharma等（acs omega,2022,7,7595-7605）发现nanbo3纳米棒在周期性振动下产生的交变内置电场有效抑制了光生电荷的复合，优于单一压电催化和光催化。童等（nano energy, 2023, 108, 108202）制备了具有氧空位的bi4ti3o12，并观察到其在rhb降解中的压电-光催化活性分别比单一的光催化和压电催化优越3.7倍和2.0倍。因此，压电-光协同催化技术有望在有机污染物降解领域发挥重要作用。
2、自domen于1988年报道nio和cu2o材料可压电催化水分解以来，已有许多压电催化剂包括zno、ktaxnb1-xo3、srtio3和 pb(zrxti1-x)o3被报道并应用于染料降解、产氢、固氮定和二氧化碳还原。这些催化剂是典型的压电材料，它们所具有的不对称中心
技术实现思路
1、（一）要解决的技术问题
2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种氧化镍复合pbbio2br的s型异质结催化剂的制备方法，所述制备方法简单，且制备的s型异质结催化剂兼具光催化和压电催化活性，可用于高效催化降解水中有机污染物，解决了现有技术通过形貌控制改善催化活性的方法存在的难度大、不宜规模化的生产应用的问题。
3、（二）技术方案
4、第一方面，本专利技术提供一种氧化镍复合pbbio2br的s型异质结催化剂的制备方法，其包括：
5、s1、制备pbbio2br
6、将可溶性二价铅盐、可溶性三价铋盐和可溶性溴盐按照摩尔比1-1.05:1-1.05:1-1.05比例的分散于去离子水-乙二醇的混合溶剂中，搅拌至分散均匀，混合溶剂中去离子水与乙二醇的体积比为15-22:1；将所得溶液在搅拌下缓慢滴加到过量的氢氧化钠或氢氧化钾溶液之中，然后用硝酸调节反应体系ph到12.5-13.5，转移至高压反应釜内于135-145℃下水热反应10-16h，反应结束后，冷却至室温，分离沉淀物，使用去离子水和乙醇混合液进行洗涤沉淀物，干燥后得到pbbio2br；
7、s2、制备nio/pbbio2br异质结催化剂
8、将可溶性二价镍盐分散于水-甲醇的混合溶剂中，向其中投加步骤s1制备的pbbio2br，并超声处理，以形成均匀的分散悬液；将分散悬液置于300-400w的氙气灯下光照1-4小时，光照结束后，离心分离，收集沉淀物，使用去离子水和乙醇混合液进行洗涤沉淀物，干燥后得到nio/pbbio2br异质结催化剂。
9、根据本专利技术的较佳实施例，s2中， pbbio2br与镍盐摩尔比为1-1.1:1。
10、根据本专利技术的较佳实施例，s2中，所述可溶性二价镍盐为醋酸镍或其水合物， 其分散到水-甲醇的混合溶剂后得到浓度为0.02-0.04mol/l的分散液，然后投入pbbio2br；水混合溶剂中水与甲醇的体积比为25-35:10。
11、根据本专利技术的较佳实施例，s2中，超声处理的功率为120w超声机进行超声30min以形成均匀的分散悬液。
12、根据本专利技术的较佳实施例，s2中，将分散悬液置于350w的氙气灯下光照1小时、1.5小时、2小时或2.5小时，更优选为2小时。
13、根据本专利技术的较佳实施例，s1中，可溶性二价铅盐为醋酸铅或其水合物，所述可溶性三价铋盐为硝酸铋或其水合物，所述可溶性溴盐为溴化钠。
14、根据本专利技术的较佳实施例，s1中，将可溶性二价铅盐、可溶性三价铋盐和可溶性溴盐在去离子水-乙二醇的混合溶剂中的分散浓度分别为0.07-0.1mol/l；所述氢氧化钠或氢氧化钾溶液中溶质的摩尔量是铅离子和铋离子摩尔量之和的20倍以上，优选50-100倍。
15、根据本专利技术的较佳实施例，s1中，当所得溶液向氢氧化钠或氢氧化钾溶液滴加完毕之后，用硝酸调节反应体系ph到13，转移至高压反应釜内于140℃下水热反应12h，反应结束后，冷却至室温，分离沉淀物，使用去离子水和乙醇混合液进行3次洗涤沉淀物，干燥后得到pbbio2br。
16、第二方面，本专利技术提供一种氧化镍复合pbbio2br的s型异质结催化剂，其采用上述任一实施例的制备方法所制得。
17、第三方面，本专利技术提供一种催化降解水中有机物的方法，包括：将所述的氧化镍复合pbbio2br的s型异质结催化剂投入到水中，对水施加超声振动和/或光照，使水中有机物降解。
18、（三）有益效果
19、本专利技术将nio原位合成并通过光沉积法结合到pbbio2br上，构建得到s-型异质结复合材料nio/pbbio2br，所述复合材料同时具有高效的光催化和压电催化活性，且其压电催化降解rhb的速率是单一的nio催化降解速率常数的31倍多。实验还发现尽管pbbio2br也表现出一定的压电催化特性，但s-型异质结复合材料压电催化降解rhb的速率是单一pbbio2br催化降解速率常数的12.4倍。此外，采用光-超声协同作用下，以所述s-型异质结复合材料为催化剂时rhb降解速率分别是单一光催化和压电催化的1.2倍和1.35倍。这说明所述s-型异质结复合材料的光催化和压电催化还具有协同效应。
20、本专利技术首次将pbbio2br应用于压电或光-压电协同催化剂的合成，并采用nio纳米粒子修饰进一步提高pbbio2br的压电催化和光-压电协同催化活性。所述nio纳米粒子为原位合成并沉积负载至pbbio2br表面，在nio与pbbio2br结合界面之间构建了s-型异质结，s-型异质结在促进载流子分离的同时也不损本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氧化镍复合PbBiO2Br的S型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中， PbBiO2Br与镍盐摩尔比为1-1.1:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述可溶性二价镍盐为醋酸镍或其水合物， 其分散到水-甲醇的混合溶剂后得到浓度为0.02-0.04mol/L的分散液，然后投入PbBiO2Br；水混合溶剂中水与甲醇的体积比为25-35:10。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，超声处理的功率为120W超声机进行超声30min以形成均匀的分散悬液。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，将分散悬液置于350W的氙气灯下光照2小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，可溶性二价铅盐为醋酸铅或其水合物，所述可溶性三价铋盐为硝酸铋或其水合物，所述可溶性溴盐为溴化钠。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，将可溶性二价铅盐、可溶性三价铋盐和可溶性溴盐在去
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，当所得溶液向氢氧化钠或氢氧化钾溶液滴加完毕之后，用硝酸调节反应体系pH到13，转移至高压反应釜内于140℃下水热反应12h，反应结束后，冷却至室温，分离沉淀物，使用去离子水和乙醇混合液进行3次洗涤沉淀物，干燥后得到PbBiO2Br。
9.一种氧化镍复合PbBiO2Br的S型异质结催化剂，其采用权利要求1-8任一项所述的制备方法所制得。
10.一种催化降解水中有机物的方法，包括：将权利要求9所述的氧化镍复合PbBiO2Br的S型异质结催化剂投入到水中，对水施加超声振动和/或光照，使水中有机物降解。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化镍复合pbbio2br的s型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中， pbbio2br与镍盐摩尔比为1-1.1:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中，所述可溶性二价镍盐为醋酸镍或其水合物， 其分散到水-甲醇的混合溶剂后得到浓度为0.02-0.04mol/l的分散液，然后投入pbbio2br；水混合溶剂中水与甲醇的体积比为25-35:10。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中，超声处理的功率为120w超声机进行超声30min以形成均匀的分散悬液。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中，将分散悬液置于350w的氙气灯下光照2小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中，可溶性二价铅盐为醋酸铅或其水合物，所述可溶性三价铋盐为硝酸铋或其水合物，所述可溶性溴盐...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁小雅，关梓盈，王凯琪，张辰硕，
申请(专利权)人：浙江师范大学杭州校区，
类型：发明
国别省市：
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