阅读说明：本技术 一种光催化材料BiOBr/ZnSn(OH)6@碳纤维布的制备方法 (Photocatalytic material BiOBr/ZnSn (OH)6Preparation method of @ carbon fiber cloth ) 是由 张志伟 宋爱君 鲁勖琳 于 2020-07-13 设计创作，主要内容包括：一种光催化材料BiOBr/ZnSn(OH)<Sub>6</Sub>@碳纤维布的制备方法,它涉及光催化材料的制备方法。本发明旨在解决现有的光催化材料回收困难的技术问题。本方法：将碳纤维布放入水、乙醇、丙酮的混合溶液中超声处理。将碳纤维布放入王水中浸泡24h,再洗涤干燥。将SnCl<Sub>4</Sub>·5H<Sub>2</Sub>O和ZnCl<Sub>2</Sub>配成溶液后,调节pH值；再将它们等体积混合,放入碳纤维布,静置6h,取出后洗涤干燥,制得ZnSn(OH)<Sub>6</Sub>@碳纤维布；将Bi(NO<Sub>3</Sub>)<Sub>3</Sub>·5H<Sub>2</Sub>O溶解,与含溴的盐溶液搅拌混合；将ZnSn(OH)<Sub>6</Sub>@碳纤维布放入水热反应釜内的混合液中进行反应,洗涤干燥后得BiOBr/ZnSn(OH)<Sub>6</Sub>@碳纤维布。它用于光催化领域。(Photocatalytic material BiOBr/ZnSn (OH) 6 A preparation method of @ carbon fiber cloth, which relates to a preparation method of a photocatalytic material. The invention aims to solve the technical problem that the existing photocatalytic material is difficult to recover. The method comprises the following steps: putting the carbon fiber cloth into a mixed solution of water, ethanol and acetone for ultrasonic treatment. Soaking carbon fiber cloth in the king waterAnd washing and drying for 24 h. SnCl 4 ·5H 2 O and ZnCl 2 After preparing a solution, adjusting the pH value; mixing them in equal volume, placing into carbon fiber cloth, standing for 6 hr, taking out, washing, and drying to obtain ZnSn (OH) 6 @ carbon fiber cloth; adding Bi (NO) 3 ) 3 ·5H 2 Dissolving O, and stirring and mixing with a bromine-containing salt solution; ZnSn (OH) 6 @ carbon fiber cloth is put into the mixed liquid in the hydrothermal reaction kettle for reaction, and BiOBr/ZnSn (OH) is obtained after washing and drying 6 @ carbon fiber cloth. It is used in the field of photocatalysis.)

一种光催化材料BiOBr/ZnSn(OH)[email protected]碳纤维布的制备方法

技术领域

本发明涉及到一种光催化材料BiOBr/ZnSn(OH)₆@碳纤维布的制备方法。

背景技术

环境污染问题是当下面临的重大难题，光催化技术在解决这一问题上发挥着重要作用。半导体光催化技术具有高效节能、可行性高和避免二次污染等优势，因此，该技术在控制污染和净化环境方面备受关注。在光催化领域，由于ZnSn(OH)₆表面丰富的羟基在催化反应中易与光生空穴形成具有强氧化性的氢氧自由基，且ZnSn(OH)₆特殊的能带结构决定了光生电子空穴具有较强的氧化还原能力，因此在治理环境污染和解决能源危机方面有着巨大的应用潜力，同时又存在着可见光利用率低、光生电子-空穴易复合等问题，这些问题一直制约着ZnSn(OH)₆在生活和工业生产中的应用。目前很多研究者们致力于对ZnSn(OH)₆进行改性，扩展其光响应范围，提高光生电子-空穴对的分离率。例如，彭永刚和Lu等人分别将GO、C与ZnSn(OH)₆进行复合，通过增大材料的比表面积和结晶度有效地提高了光催化效率。

BiOBr是近十年逐渐发展的新型光催化材料。该材料具有价格低廉，合成方法简单，在可见光区域有较强吸收的优点。同时，由于电子-空穴对容易分离，使其具有较高的光催化活性。综合考虑两种材料的物理特点，将BiOBr与ZnSn(OH)₆进行复合会形成异质结，拓宽材料在可见光区域的光响应范围，提高材料光催化性能。然而，当前粉末状催化剂还存在分散性差、易团聚和回收利用难等问题，极大的限制了该材料的进一步应用。

针对这一问题，本发明提出了采用碳纤维布负载ZnSn(OH)₆/BiOBr异质结复合材料的方案，既拓宽了ZnSn(OH)₆的可见光响应，有效地提高了材料的光催化性能，又巧妙地解决了粉末光催化材料回收困难的问题。

发明内容

本发明旨在解决现有的光催化材料回收困难的技术问题，从而提供一种光催化材料BiOBr/ZnSn(OH)₆@碳纤维布的制备方法。

本发明的光催化材料BiOBr/ZnSn(OH)₆@碳纤维布的制备方法，按以下步骤进行：

S1：将碳纤维布裁剪成小块，放入水，乙醇，丙酮(或乙酰丙酮)的混合溶液中，超声处理30min。将碳纤维布放入王水中，浸泡24h；用去离子水洗涤碳纤维布，60℃，烘干120min，烘干待用；

S2：将SnCl₄·5H₂O和ZnCl₂分别用去离子水溶解，滴加碱性溶液，调节溶液pH值；将上述溶液等体积混合，放入碳纤维布，静置5-6h，取出经3-4次乙醇、去离子水洗涤后，在50-60℃下干燥5-6h，制得ZnSn(OH)₆@碳纤维布；

S3：将Bi(NO₃)₃·5H₂O用乙二醇超声溶解；将一定量的含溴的盐溶液与之混合，搅拌0.5-1h，得到混合溶液；将ZnSn(OH)₆@碳纤维布放入水热反应釜内的混合溶液中进行反应，将产物经过乙醇、去离子水洗涤后，50-60℃干燥4-5h，制得BiOBr/ZnSn(OH)₆@碳纤维布。

优选的，所述步骤S1中水、乙醇、丙酮三者体积比为1:1:1；

优选的，所述步骤S1中丙酮可由乙酰丙酮代替。

优选的，所述步骤S2中碱性溶液为NaOH或KOH溶液；

优选的，所述步骤S2中溶液的pH值为11-13；

优选的，所述步骤S3中含溴的盐溶液为NaBr或KBr溶液

优选的，所述步骤S3中水热反应温度为160-220℃，时间为10-24h；

本发明以碳纤维布作为载体，在上面负载BiOBr/ZnSn(OH)₆颗粒，制备复合光催化材料。由于碳纤维布具有价格便宜易获取，比表面积大、机械强度高、吸附性能良好、对环境无污染、与催化剂相容性好等优点，因此，本发明选择碳纤维布作为BiOBr/ZnSn(OH)₆纳米粉体的载体。BiOBr/ZnSn(OH)₆与碳纤维布结合牢固，不易脱落，既避免了催化剂的团聚，实现了循环使用，又可利用碳纤维布良好的吸附性能将降解物质吸附到载体表面，增大BiOBr/ZnSn(OH)₆和降解物质的接触面，提高BiOBr/ZnSn(OH)₆的降解效率。本发明制备的光催化材料对罗丹明B进行光催化降解效果可以达到99.96％，并且可以进行回收，重复利用。

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明进行进一步说明。

附图说明

图1为实施例1中ZnSn(OH)₆@碳纤维布的扫描电镜照片；

图2为实施例1中[email protected]碳纤维布扫描电镜照片；

图3为实施例1中[email protected](OH)₆@碳纤维布的XRD测试结果；

图4为实施例1中[email protected](OH)₆@碳纤维布扫描电镜照片；

图5为实施例1中ZnSn(OH)₆@碳纤维布、[email protected]碳纤维布、[email protected](OH)₆@碳纤维布的光催化测试结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明情况下将能够实现本发明。

实施例1：本实施例的光催化材料BiOBr/ZnSn(OH)₆@碳纤维布的制备方法，按以下步骤进行：

(1)碳纤维布预处理

将碳纤维布裁剪成4×4cm的小块。将配制好的水，乙醇，丙酮(三者体积之比为1:1:1)混合溶液进行超声处理30min，以除去碳纤维布表层的油性物质。将碳纤维布放入王水中，浸泡24h，将碳纤维布表面的金属、无定型碳等杂质除去。将碳纤维布用去离子水和无水乙醇清洗，在鼓风干燥箱中烘干4h，温度为60℃。

(2)ZnSn(OH)₆@碳纤维布的制备

分别将1.75g SnCl₄·5H₂O和0.68g ZnCl₂加入25mL去离子水中搅拌溶解；向上述溶液中分别滴加25mol/L NaOH溶液，使溶液pH值为12；将碳纤维布平铺在烧杯中，将SnCl₄和ZnCl₂溶液倒入烧杯中，静置5h；去除上清液，将碳纤维布取出，用无水乙醇和去离子水洗涤碳纤维布3次，用鼓风干燥箱60℃下干燥5h，得到ZnSn(OH)₆@碳纤维布。从图1扫描电镜图可以看出，ZnSn(OH)₆均匀的分布在碳纤维布上。ZnSn(OH)₆为不规则的正方体，尺寸均一。

(3)光催化实验

以降解罗丹明B的速率来评价复合光催化材料的活性，用光化学反应器降解罗丹明B。向石英管中加入50mL10mg/L罗丹明B，然后将10mg样品添加到石英试管中。前40min进行暗反应，达到吸附平衡后，开灯照射，后120min为光反应时间，整个160min的实验过程，取样8次，平均20min一次。通过测定液体的吸光度，以得到样品的催化性能。从图5可以看出，ZnSn(OH)₆@碳纤维布(ZnSn(OH)₆@CC)降解率为10.42％。

实施例2：本实施例的光催化材料BiOBr/ZnSn(OH)₆@碳纤维布的制备方法，按以下步骤进行：

(1)碳纤维布预处理，同实施例1第一步。

(2)[email protected]碳纤维布的制备

称取0.485g Bi(NO₃)₃·5H₂O和0.357g KBr溶于40mL乙二醇中；磁力搅拌器持续搅拌30min；将处理后的碳纤维布与配制好的混合溶液一并加入反应釜中(尽量将碳纤维布放至反应釜底部但不靠近底部)，静处理30min；将反应釜放入鼓风干燥箱反应12h，温度为160℃。从图2扫描电镜图可以看出，BiOBr均匀的分布在碳纤维布上，BiOBr为花球状。

(3)光催化实验

通过测定液体的吸光度，以得到样品的催化性能。[email protected]碳纤维布([email protected])降解率为84.93％，如图5所示。

实施例3：本实施例的光催化材料BiOBr/ZnSn(OH)₆@碳纤维布的制备方法，按以下步骤进行：

(1)碳纤维布预处理，步骤同实施例1第一步。

(2)ZnSn(OH)₆@碳纤维布的制备，步骤同实施例1第二步。

(3)BiOBr/ZnSn(OH)₆@碳纤维布的制备

称取0.820g Bi(NO₃)₃·5H₂O和0.607g KBr溶于40mL乙二醇中，磁力搅拌30min，配成混合溶液；将ZnSn(OH)₆@碳纤维布与混合溶液一并加入反应釜中，进行水热反应，温度为160℃，时间为12h。从图4的XRD数据可以看出，成功合成了纯净的[email protected](OH)₆复合材料。从图4可以看出，碳纤维布上成功合成的包覆了BiOBr的ZnSn(OH)₆，并且结合的非常牢固。

(4)光催化实验

通过测定液体的吸光度，以得到样品的催化性能。[email protected](OH)₆@碳纤维布([email protected](OH)₆@CC-1)的降解率达到了90.61％，优于[email protected]和ZnSn(OH)₆@CC，如图5所示。

实施例4：本实施例的光催化材料BiOBr/ZnSn(OH)₆@碳纤维布的制备方法，按以下步骤进行：

实施例2步骤同实施例1，但Bi(NO₃)₃·5H₂O和KBr加入量不同，实施例2加入0.970gBi(NO₃)₃·5H₂O和0.714g KBr。通过测定液体的吸光度，以得到样品的催化性能，如图5所示，[email protected](OH)₆@CC-2的降解率达到了95.33％，优于实施例1，2，3。