專利名稱：：一種可用于去除水體中酚類內(nèi)分泌干擾物的光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種可用于去除水體中酚類內(nèi)分泌干擾物的光催化劑制備方法，屬于水處理技術(shù)和環(huán)境功能材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：以壬基酚為代表酚類內(nèi)分泌干擾物廣泛存在于空氣、水、土壤、食物和生物體中，可通過多種途徑被人體攝入，嚴(yán)重干擾體內(nèi)荷爾蒙(激素)的正常功能，造成代謝紊亂、出生缺陷、生長發(fā)育障礙等嚴(yán)重危害，并且對后代造成一系列負(fù)面效應(yīng)。常規(guī)的污水處理工藝不能有效地去除這類內(nèi)分泌干擾物，同時(shí)山于很多酚類內(nèi)分泌干擾物(例如壬基酚)具有很強(qiáng)的親脂增水性而容易被吸附在污泥中，導(dǎo)致污水處理和污泥處置過程成為該類污染物及其降解產(chǎn)物進(jìn)入環(huán)境的主要途徑。由于其對生物體的強(qiáng)烈的負(fù)面效應(yīng)，尤其是內(nèi)分泌干擾性，酚類內(nèi)分泌干擾物對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)可能造成的危害已引起越來越多的關(guān)注。光催化技術(shù)可充分利用廉價(jià)并且"綠色"的太陽光來有效的降解有機(jī)污染物，是解決目前全球性的環(huán)境惡化和能源危機(jī)的一個(gè)重要途徑。已有的研究多采用Ti02光催化降解酚類內(nèi)分泌干擾物，但Ti02只能吸收波長小于387nm的紫外光，而在可見光照射下沒有光催化活性。由于太陽光中只有不足4%的光能為紫外光，而人造紫外光源能耗大、成本高、穩(wěn)定性差，因此研制新的可見光響應(yīng)的光催化劑、利用空氣中的氧作為氧化劑來有效降解有毒有機(jī)污染物成為光催化領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題。具有層狀結(jié)構(gòu)的鹵化氧鉍BiOX材料作為一種新型光催化劑己經(jīng)引起人們的關(guān)注，其中BiOBr和BiOI光催化劑可吸收部分可見光的能量實(shí)現(xiàn)光催化反應(yīng)。迄今為止，已有較多該類催化劑的合成方法被報(bào)道，如水熱法，溶劑熱法，電紡絲法，微乳法，超聲化學(xué)法等。但是上述方法合成手段較為復(fù)雜，需要借助外界設(shè)備(如水熱高壓反應(yīng)釜，超聲機(jī)等)，且制備周期較長，難以實(shí)現(xiàn)短吋間的大量制備。因此，開發(fā)出一種簡便、快速制備卣化氧鉍BiOX光催化劑的方法，并在可見光下用其光催化分解酚類內(nèi)分泌干擾物，對于環(huán)境內(nèi)分泌干擾物的控制具有重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于去除水體中酚類內(nèi)分泌千擾物的齒化氧鉍BiOX光催化劑制備方法。一種可用于去除水體中酚類內(nèi)分泌干擾物的光催化劑的制備方法，以鉍酸鈉作為氧化劑，鹽酸作為還原劑，通過簡單的浸漬、固-液分離以及干燥等步驟即可獲得BiOX光催化劑。所述方法的具體步驟為1)室溫下，將1g鉍酸鈉浸入20ml水和20ml乙醇的混合溶液中；2)在持續(xù)攪拌的情況下，分別滴加8ml的鹽酸，氫溴酸或氫碘酸，繼續(xù)攪拌0.5h后，過濾；3)將過濾后的產(chǎn)物放置空氣中于50。C下干燥4小時(shí)，即可獲得BiOX光催化劑。所述X為Cl,Br或I。所述鹽酸，氫溴酸和氫碘酸的重量百分比分別為37%，40%和45%。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明所述的BiOX光催化劑制備方法用料簡單，且來源較為廣泛；備，大大降低了制備成本；(3)本發(fā)明所述的BiOX光催化劑制備工藝可實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)的大量制備。圖1為BiOCl(a)，BiOBr(b)和BiOI(c)的掃描電鏡照片。圖2為BiOX對4-叔-辛基酚，4-壬基酚，五氯酚鈉以及雙酚A光催化去除率圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，其中部分制備條件僅是作為典型情況的說明，并非對本發(fā)明的限定。(一)制備實(shí)施例實(shí)施例11)室溫下，將lg鉍酸鈉浸入20ml水和20ml乙醇的混合溶液中；2)在持續(xù)攪拌的情況下，分別滴加8ml的鹽酸(37wt%)，氫溴酸(40wt%)或氫碘酸(45wt%)，繼續(xù)攪拌0.5h后，過濾；3)將過濾后的產(chǎn)物放置空氣中于50。C下干燥4小時(shí)，即可獲得BiOX(其中X為Cl，Br或I)光催化劑。從圖1(a)，圖1(b)和圖1(c)中可以看出，BiOX(X=C1,Br或I)類催化劑具有片狀的微觀形貌，厚度分別集中在87±20，35土6和68士15nm，晶粒尺寸分別集中在690±110，600±100和150±60nm。此外，X射線多晶衍射分析表明BiOX(X為C1，Br或I)類催化劑晶體屬四方晶系，空間群為p4/nmm(129);漫反射光譜分析表明其禁帶寬度分別為3.19，2.75和1.76eV。盡管本發(fā)明是在各優(yōu)選實(shí)施例中被描述，但是本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員容易盡管本發(fā)明是在各優(yōu)選實(shí)施例中被描述，但是本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員容易理解本發(fā)明不局限于上述描述，它可被以多種其它方式進(jìn)行變化或改進(jìn)，而不脫離本發(fā)明權(quán)利要求中闡明的精神和范圍，例如采用水和甲醇作為液相反應(yīng)介質(zhì)，或者同時(shí)加倍投放制備實(shí)施例中所提及的氧化劑和還原劑的用量等，按以本發(fā)明所述方法制備的催化劑也能獲得相同的結(jié)果。(二)試驗(yàn)實(shí)施例實(shí)施例1(1)光催化性能測試方法在容積為250ml的石英光催化反應(yīng)器中，以濃度30ppm，體積為150ml的4-叔-辛基酚(式l)，4-壬基酚(式2)，五氯酚鈉(式3)以及雙酚A(式4)水溶液(除PCP-Na外，水溶液中均含體積分?jǐn)?shù)為30%的甲醇)為目標(biāo)物(結(jié)構(gòu)式見表1)，選用500W的氙燈作為光源，在反應(yīng)溫度為20±3°C、總壓力為1個(gè)大氣壓下，采用本發(fā)明所述的BiOX(X為Cl,Br或I)催化劑進(jìn)行了光催化降解酚類內(nèi)分泌干擾物的試驗(yàn)，同時(shí)還選用了已商品化的納米Ti02光催化劑(商品名P25)作為比較，催化劑用量為4g/L,反應(yīng)時(shí)間3小時(shí)。反應(yīng)3小時(shí)后，從反應(yīng)器中取出4ml水樣，并經(jīng)中速定性濾紙過濾，利用高效液相色譜分別檢測濾液里四種物質(zhì)的濃度(色譜檢測條件見表2)。(2)光催化性能評價(jià)圖2為BiOX(X為Cl,Br或I)光催化劑對4種典型內(nèi)分泌干擾物的光催化去除率圖，光催化降解數(shù)據(jù)(催化劑用量為4g/L，反應(yīng)時(shí)間3小時(shí))見表3。從圖2中可以看出，該類光催化劑在氙燈光源照射下均表現(xiàn)出一定的光催化活性，在相同的反應(yīng)條件下，去除效果均優(yōu)于已商業(yè)化的光催化劑P25。其中BiOI光催化劑由于具有較窄的禁帶寬度，可充分利用可見光的能量，反應(yīng)3小時(shí)后，對4-叔-辛基酚，4-壬基酚，五氯酚鈉以及雙酚A等四種酚類內(nèi)分泌干擾物的去除率均大于.50%，對五氯酚鈉的去除率高達(dá)95%以上(表3)。表l四種典型酚類內(nèi)分泌干擾物的分子結(jié)構(gòu)式四種典型的酚類內(nèi)分泌干擾物<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1.一種可用于去除水體中酚類內(nèi)分泌干擾物的光催化劑的制備方法，以鉍酸鈉作為氧化劑，鹽酸作為還原劑，通過簡單的浸漬、固-液分離以及干燥等步驟即可獲得BiOX光催化劑，其特征在于，所述方法的具體步驟為1)室溫下，將1g鉍酸鈉浸入20ml水和20ml乙醇的混合溶液中；2)在持續(xù)攪拌的情況下，分別滴加8ml的鹽酸，氫溴酸或氫碘酸，繼續(xù)攪拌0.5h后，過濾；3)將過濾后的產(chǎn)物放置空氣中于50℃下干燥4小時(shí)，即可獲得BiOX光催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述X為Cl，Br或I。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鹽酸，氫溴酸和氫碘酸的重量百分比分別為37%，40%和45%。全文摘要本發(fā)明公開了水處理技術(shù)和環(huán)境功能材料領(lǐng)域一種可用于去除水體中酚類內(nèi)分泌干擾物的鹵化氧鉍BiOX(X＝Cl，Br或I)光催化劑的制備方法。具體步驟為以NaBiO₃為氧化劑，鹵化氫水溶液為還原劑，通過簡單的浸漬、固-液分離以及干燥等步驟即可獲得具有片狀微觀結(jié)構(gòu)的BiOX光催化劑。光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該類光催化劑在氙燈光源照射下均表現(xiàn)出一定的光催化活性，在相同的反應(yīng)條件下，去除效果均優(yōu)于已商業(yè)化的光催化劑P25。其中BiOI光催化劑由于具有較窄的禁帶寬度，可充分利用可見光的能量，反應(yīng)3小時(shí)后對4-叔-辛基酚，4-壬基酚，五氯酚鈉以及雙酚A等四種酚類內(nèi)分泌干擾物的去除率均大于50％，對五氯酚鈉的去除率高達(dá)95％以上。文檔編號B01J27/06GK101455973SQ200910076490公開日2009年6月17日申請日期2009年1月5日優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日發(fā)明者剛余,常曉峰,俊黃申請人:清華大學(xué)