本發(fā)明涉及biocl光催化材料制備和水體污染降解，具體涉及一種biocl光催化材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在過(guò)去的幾十年里，經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，帶來(lái)了大量的污水排放和水體污染問(wèn)題。常見的水體污染物包括：有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物、營(yíng)養(yǎng)鹽、懸浮物、病原微生物等，其中水體有機(jī)污染物是指含碳的化合物，主要來(lái)源于工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)排放和生活污水，對(duì)水體生態(tài)和人類健康構(gòu)成威脅。這些污染物種類繁多且復(fù)雜，常具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和毒性，難以自然降解，且可能在生物體內(nèi)積累，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化和生物毒性。處理這些污染物面臨的難點(diǎn)包括其難以降解性、高處理成本、副產(chǎn)物生成、處理技術(shù)選擇的復(fù)雜性以及法規(guī)要求。應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)通常需要結(jié)合生物處理、化學(xué)氧化還原、吸附法、膜分離技術(shù)和高級(jí)氧化法等多種技術(shù)，確保有效去除污染物，保護(hù)水體環(huán)境和人類健康。

2、傳統(tǒng)的污水處理方法存在一些劣勢(shì)。首先，它們可能產(chǎn)生二次污染，如化學(xué)沉淀法產(chǎn)生的污泥需要額外處理，否則可能帶來(lái)環(huán)境問(wèn)題。其次，傳統(tǒng)處理方法往往需要較高的能耗，例如高負(fù)荷活性污泥法需要大量能源進(jìn)行空氣鼓風(fēng)和加熱，這增加了運(yùn)營(yíng)成本。此外，這些方法在處理難降解污染物時(shí)效率有限，維護(hù)和操作成本也較高，尤其在處理規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，維護(hù)成本會(huì)顯著增加。此外，傳統(tǒng)設(shè)施通常占地面積較大，對(duì)土地資源緊張的地區(qū)不利，同時(shí)一些處理過(guò)程需要較長(zhǎng)時(shí)間，可能不適合實(shí)時(shí)或快速處理需求。光催化在處理效率、環(huán)保性和能耗方面的優(yōu)勢(shì)，使其成為傳統(tǒng)方法的有力補(bǔ)充，特別是在處理難降解污染物時(shí)表現(xiàn)更為突出。

3、光催化降解利用光催化劑(如二氧化鈦)在光照下加速有機(jī)污染物的降解，具有顯著優(yōu)勢(shì)。首先，它能夠高效降解各種有機(jī)污染物，包括難降解的化學(xué)品，同時(shí)避免產(chǎn)生二次污染。其次，與傳統(tǒng)化學(xué)處理方法相比，光催化降解能耗較低且環(huán)境友好，因?yàn)樗饕锰?yáng)光或紫外光源。此技術(shù)廣泛適用于多種水體和廢水處理，并且光催化劑一般無(wú)毒、穩(wěn)定且可重復(fù)使用，從而降低了材料成本和處理費(fèi)用。這些特點(diǎn)使光催化降解成為一種前景廣闊的可持續(xù)水處理技術(shù)。

4、biocl在光催化降解過(guò)程中具有顯著的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)。它作為光催化劑，主要利用其優(yōu)異的光吸收能力和較大的比表面積來(lái)提高降解效率。biocl能夠在可見光下有效產(chǎn)生光生電子和空穴對(duì)，從而增強(qiáng)對(duì)有機(jī)污染物的降解能力。其優(yōu)勢(shì)還包括較高的化學(xué)穩(wěn)定性和抗腐蝕性，使得其在實(shí)際應(yīng)用中具有較長(zhǎng)的使用壽命。此外，biocl的帶隙寬度適中，使其能在寬光譜范圍內(nèi)有效工作，進(jìn)一步提升了其光催化性能。

5、現(xiàn)有的biocl光催化材料的制備方法包括溶劑熱法、沉淀法、水熱法、固相反應(yīng)法和溶膠-凝膠法等，但這些方法在制備過(guò)程中存在需要高溫高壓、操作復(fù)雜、產(chǎn)物不均勻、對(duì)原料純度要求高以及制備得到的材料光催化性能較低的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種biocl光催化材料及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明利用微波輻射作為能量源，超聲波促進(jìn)混合和傳質(zhì)，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了biocl的高效合成，通過(guò)超聲波-微波協(xié)同法制備的biocl光催化材料表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種biocl光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

4、將可溶性bi鹽溶解于第一溶劑中，超聲處理，得到第一溶液，將可溶性氯化物鹽溶解于第二溶劑中，攪拌得到第二溶液；

5、將所述第二溶液加入第一溶液中，室溫?cái)嚢杌旌?，進(jìn)行超聲波微波化學(xué)反應(yīng)，得到懸浮液，對(duì)所述懸浮液進(jìn)行后處理得到biocl光催化材料。

6、本發(fā)明通過(guò)超聲波-微波協(xié)同法制備biocl光催化材料表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能，利用微波輻射作為能量源，迅速加熱反應(yīng)體系，超聲波促進(jìn)混合和傳質(zhì)，可以在較低溫度下，短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了biocl的高效合成，降低熱敏感材料的分解風(fēng)險(xiǎn)，此外，超聲波-微波協(xié)同作用改善了產(chǎn)物選擇性，減少副產(chǎn)物生成，提高純度，同時(shí)，微波提供均勻的溫度分布，超聲波促進(jìn)混合，從而提高實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性，本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)便易行，無(wú)需昂貴的設(shè)備和苛刻的生產(chǎn)條件，反應(yīng)條件溫和，快速合成，產(chǎn)物具有良好的均勻性，制備的材料無(wú)毒無(wú)味無(wú)污染，且可以重復(fù)使用，適合工業(yè)廢水中有機(jī)污染物的去除。

7、在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，超聲頻率為20khz～25khz。

8、在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，微波功率為160w～480w。

9、在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，超聲波微波化學(xué)反應(yīng)時(shí)間為0.5h～3h。

10、在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，超聲波微波化學(xué)反應(yīng)溫度為80℃～120℃。

11、在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，可溶性bi鹽與第一溶劑的用量比為0.01mol:10ml～25ml，可溶性bi鹽為bi(no3)3·5h2o，第一溶劑為乙二醇、乙醇或甲醇。

12、在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，可溶性氯化物鹽與第二溶劑的用量比為0.012mol:10ml～25ml，可溶性氯化物鹽為nacl或kcl，第二溶劑為乙二醇、乙醇或甲醇。

13、在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，第二溶液與第一溶液的體積比為1:1。

14、本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述任一項(xiàng)所述的制備方法制得的biocl光催化材料。

15、本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種上述所述的biocl光催化材料在催化降解有機(jī)污染物中的應(yīng)用。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：

17、1、本發(fā)明通過(guò)超聲波-微波協(xié)同法制備biocl光催化材料表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能，利用微波輻射作為能量源，迅速加熱反應(yīng)體系，超聲波促進(jìn)混合和傳質(zhì)，可以在較低溫度下，短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了biocl的高效合成，降低熱敏感材料的分解風(fēng)險(xiǎn)，此外，超聲波-微波協(xié)同作用改善了產(chǎn)物選擇性，減少副產(chǎn)物生成，提高純度，同時(shí)，微波提供均勻的溫度分布，超聲波促進(jìn)混合，從而提高實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性，本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)便易行，無(wú)需昂貴的設(shè)備和苛刻的生產(chǎn)條件，反應(yīng)條件溫和，快速合成，產(chǎn)物具有良好的均勻性，制備的材料無(wú)毒無(wú)味無(wú)污染，且可以重復(fù)使用，適合工業(yè)廢水中有機(jī)污染物的去除。

18、2、本發(fā)明利用微波輻射作為能量源，超聲波促進(jìn)混合和傳質(zhì)，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了biocl的高效合成，這種方法相比傳統(tǒng)微波以及熱處理方法具有更高的能量利用效率和更均勻的溫度分布，從而有效控制了產(chǎn)品的晶粒尺寸和形態(tài)，所合成的biocl光催化劑顆粒具有納米級(jí)別的粒徑，這種微小的粒徑不僅增加了材料的比表面積，還顯著提高了其光催化活性。在有機(jī)污染物降解實(shí)驗(yàn)中，合成的biocl光催化劑表現(xiàn)出卓越的光催化性能，能夠在可見光照射下快速有效地降解多種有機(jī)污染物。這一方法不僅提高了biocl的催化效率，還展示了其在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用潛力，通過(guò)超聲波-微波協(xié)同合成法，本發(fā)明不僅優(yōu)化了biocl的光催化性能，還為其大規(guī)模應(yīng)用提供了一個(gè)高效、經(jīng)濟(jì)的合成途徑。

19、3、本發(fā)明利用超聲波-微波協(xié)同技術(shù)，可以在極短的時(shí)間內(nèi)完成biocl的合成。微波加熱提供了均勻的能量分布，顯著縮短了合成時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。這種高效合成方法減少了能量消耗，使得整體生產(chǎn)過(guò)程更加經(jīng)濟(jì)和環(huán)保；反應(yīng)能夠精確控制合成過(guò)程中反應(yīng)的溫度和壓力，從而有效控制biocl光催化劑的顆粒粒徑。生成的納米級(jí)顆粒具有較大的比表面積，增強(qiáng)了光催化劑的活性，使其在降解有機(jī)污染物時(shí)表現(xiàn)出更高的催化效率和反應(yīng)速率；合成出的biocl光催化劑展示了卓越的光催化性能。其小顆粒尺寸和優(yōu)化的晶體結(jié)構(gòu)顯著提高了光催化劑在可見光下的活性，使其能夠高效降解各種有機(jī)污染物，這種性能提升使其在環(huán)境修復(fù)應(yīng)用中具有廣泛的潛力。