本发明涉及光催化技术领域，具体涉及一种溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的制备方法及应用。
背景技术：
近年来，能源短缺与环境污染一直是威胁人类社会长期稳定发展的两大危机，研发绿色、可持续发展的新材料一直是研究的热点话题。生物炭是一种多孔碳基材料，作为一种吸附剂被广泛应用于环境中污染物的吸附和处理。但是作为一种吸附剂，其不具有光催化活性，因此对有机污染物的吸附只能进行一次。溴氧化铋（biobr）具有可见光活性，可吸收部分可见光且具有良好的化学稳定性，且其制备工艺简单，其作为光催化剂在光催化降解污染物领域具有良好的应用前景。本专利将具有可见光活性的biobr与生物炭进复合，进一步增加了生物炭的比表面积和光催化能力，解决了生物炭比表面积较低以及难以重复使用的问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的问题是：提供一种溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的制备方法，能够解决现有生物炭吸附材料比表面积小、无光催化活性、且不能重复使用的问题。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤s1，生物炭粉末的制备：将生物炭原料装入研钵中充分研磨，获得生物炭粉末；
步骤s2，溴氧化铋粉末的制备：按重量份计，将1~6份五水合硝酸铋、37~150份去离子水置于烧杯中，20~30℃温度下搅拌后加入1~5份十六烷基三甲基溴化铵，20~30℃温度下搅拌后装入反应釜中，置于烘箱内水热，取出离心后用去离子水和无水乙醇依次洗涤，然后烘干，烘干后所得固体再进行煅烧，冷却后充分研磨，获得溴氧化铋粉末；
步骤s3，溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的制备：将步骤s1中所述生物炭粉末和步骤s2中所述溴氧化铋粉末同时放入高速球磨机中球磨，将球磨后的粉末冷却，获得溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂。
优选的，所述步骤s1中生物炭原料为竹炭、稻壳炭中其中一种。
优选的，所述步骤s2中所述五水合硝酸铋的质量与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为4:3。
优选的，所述步骤s2中五水合硝酸铋和去离子水的搅拌时间为10~20min，十六烷基三甲基溴化铵和五水合硝酸铋溶液的搅拌时间为20~40min。
优选的，所述步骤s2中水热时间为16~20h，水热温度为150~180℃。
优选的，所述步骤s3中溴氧化铋粉末与生物炭粉末的质量比为3:7~9:1。
优选的，所述步骤s3中球磨时间为10~14h。
本发明还提供了另一种技术方案，上述方法制备的溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的应用，其特征在于：溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂应用于在紫外可见光下协同吸附降解有机污染物的反应中。
进一步地，上述降解有机污染物的反应后的溶液装入离心管中，通过离心方式回收溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂。
与现有技术相比，本发明的优点是：
（1）球磨工艺增加光催化剂比表面积，同时生物炭增强光催化剂吸附能力，与纯溴氧化铋、纯生物炭相比，溴氧化铋/生物炭复合光催化剂的吸附能力更佳。
（2）与纯生物炭相比，溴氧化铋/生物炭复合光催化剂具有优异的光催化降解污染物活性。
（3）溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂吸附能力及紫外可见光下催化协同吸附降解有机污染物活性可通过负载生物炭含量大小进行调节。
（4）降解完成后，可以通过离心的方式将生物炭回收利用，进行二次协同吸附降解。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例1~2所制样品的紫外可见光下协同吸附降解模拟有机污染物活性图；
图2为实施例1~2所制样品的吸附模拟有机污染物能力图。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
实施例1：
步骤一、生物炭粉末的制备：称取20g竹炭装入研钵，充分研磨，获得生物炭粉末，记作biochar；
步骤二、溴氧化铋粉末的制备：称取6g五水合硝酸铋，加入150ml去离子水，20~30℃温度下搅拌15min，获得硝酸铋水溶液。称取4.508g十六烷基三甲基溴化铵，加入硝酸铋溶液中，20~30℃温度下搅拌30min。将混合溶液装入反应釜中，在160℃的条件下置于烘箱内水热18h，取出后离心，用去离子水和无水乙醇依次洗涤三次，然后烘干，烘干后所得固体再进行煅烧，冷却后充分研磨，获得溴氧化铋粉末，记作biobr；
步骤三、溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的制备：称取步骤一获得的生物炭粉末1.4g和步骤二获得的溴氧化铋粉末0.6g，同时放入高速振动球磨机中球磨12h，将球磨后的粉末冷却，获得溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂，记作30%biobr/biochar。
步骤四、生物炭的回收：将步骤三获得的催化剂进行光催化协同吸附降解，将降解反应后的溶液装入离心管中，以6000r/min的转速离心3min，获得溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂。
实施例2：与实施例1不同之处为：步骤一中称取生物炭粉末0.6g，步骤二中称取溴氧化铋粉末1.4g，所获溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂，记作70%biobr/biochar。
进一步的，对上述实施例1~2标记样品进行光催化协同吸附降解活性评价，测试结果见图1。
进一步的，对上述实施例1~2标记样品进行吸附能力评价，测试结果见图2。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。
1.一种溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤s1，生物炭粉末的制备：将生物炭原料装入研钵中充分研磨，获得生物炭粉末；
步骤s2，溴氧化铋粉末的制备：按重量份计，将1~6份五水合硝酸铋、37~150份去离子水置于烧杯中，20~30℃温度下搅拌后加入1~5份十六烷基三甲基溴化铵，20~30℃温度下搅拌后装入反应釜中，置于烘箱内水热，取出离心后用去离子水和无水乙醇依次洗涤，然后烘干，烘干后所得固体再进行煅烧，冷却后充分研磨，获得溴氧化铋粉末；
步骤s3，溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的制备：将步骤s1中所述生物炭粉末和步骤s2中所述溴氧化铋粉末同时放入高速球磨机中球磨，将球磨后的粉末冷却，获得溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中生物炭原料为竹炭、稻壳炭中其中一种。
3.根据权利要求1所述的一种溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中五水合硝酸铋和去离子水的混合搅拌时间为10~20min，十六烷基三甲基溴化铵和五水合硝酸铋溶液的混合搅拌时间为20~40min。
4.根据权利要求1所述的一种溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中五水合硝酸铋的质量与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为4:3。
5.根据权利要求1所述的一种溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中水热时间为16~20h，水热温度为150~180℃。
6.根据权利要求1所述的一种溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中溴氧化铋粉末与生物炭粉末的质量比为3:7~9:1。
7.根据权利要求1所述的一种溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中球磨时间为10~14h。
8.如权利要求1-7任意一项权利要求所述的制备方法制得的溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的应用，其特征在于：溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂应用于在紫外可见光下协同吸附降解有机污染物的反应中。
9.根据权利要求8所述的溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂的应用，其特征在于：降解有机污染物反应后的溶液装入离心管中，通过离心方式回收溴氧化铋/生物炭复合可见光催化剂。
技术总结