本發(fā)明涉及催化材料，具體涉及一種富氧空位bivo4/nh2-mil-125(ti)光催化材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、苯酚是煤炭、石油和農(nóng)藥等化工行業(yè)廢水中常見的有機污染物，由于其毒性及苯環(huán)結(jié)構(gòu)，降解難度較大，使苯酚具有長滯留性和高生物毒性等特點。低濃度的苯酚會使蛋白質(zhì)變性，而高濃度的苯酚能促進蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，具有致癌、致變的風險。此外，苯酚對皮膚和粘膜有強烈的腐蝕性，嚴重時會造成永久性損傷。一旦接觸皮膚和黏膜而被吸入或經(jīng)過口腔進入人體內(nèi)，苯酚會破壞紅細胞表面膜蛋白的結(jié)構(gòu)，致使細胞失去活性發(fā)生溶解，并會導致神經(jīng)細胞受損和肝、腎功能的損傷，嚴重時會導致死亡。

2、目前工業(yè)上使用的傳統(tǒng)苯酚廢水處理方法有物理法、生物法和化學法。物理法是利用吸附、過濾等物理技術(shù)，從廢水中提取并分離苯酚污染物；物理法應(yīng)用較為普遍，但是存在僅將苯酚污染物進行轉(zhuǎn)移、不能將苯酚降解等顯著缺陷。生物法是利用自然環(huán)境中微生物，對廢水中的苯酚污染物進行生物氧化和分解，將其轉(zhuǎn)化為安全穩(wěn)定無害的物質(zhì)；但生物法進度緩慢、處理量低。化學法是利用化學物質(zhì)與水中苯酚污染物發(fā)生化學反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為無害或低毒的物質(zhì)；但化學法需要消耗化學物質(zhì)，成本較高、易導致二次污染。

3、光催化技術(shù)是一種新型物理化學工藝，能夠直接利用光能，在催化劑作用下高效降解苯酚污染物；其反應(yīng)條件溫和、適用性廣、操作簡便，是一種具有良好應(yīng)用潛力的苯酚污染物處理工藝。但目前大多數(shù)光催化材料普遍存在光吸收能力差、光生載流子易復(fù)合等缺點，導致光催化分解苯酚效率過低。本專利采用水熱法結(jié)合化學還原法制備了一種富氧空位bivo4/nh2-mil-125(ti)復(fù)合光催化材料，用于光催化凈化含苯酚廢水。復(fù)合催化材料中nh2-mil-125(ti)具有較大的比表面積和高度有序的孔道結(jié)構(gòu)，其與bivo4接觸形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)中可以形成內(nèi)建電場，驅(qū)動光生電荷定向移動，降低載流子復(fù)合率；而復(fù)合光催化材料表面引入的氧空位缺陷，可以作為電子捕獲中心，促進光催化反應(yīng)過程中光生電子和光生電荷的分離，進一步降低載流子復(fù)合率；兩者協(xié)同可以有效提升光催化降解苯酚的效率，有望實現(xiàn)苯酚廢水的高效凈化處理。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出一種富氧空位bivo4/nh2-mil-125(ti)光催化材料及其制備方法和應(yīng)用，在光催化反應(yīng)過程中，氧空位缺陷作為光生電子捕獲中心，可以促進光生電子-空穴的有效分離，降低載流子復(fù)合率，顯著提高光催化材料的光催化性能。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種富氧空位bivo4/nh2-mil-125(ti)光催化材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4、（1）將bivo4/nh2-mil-125(ti)與nabh4研磨以達到均勻混合，加入水中，加入多巴胺鹽酸鹽和催化劑，加熱攪拌反應(yīng)，過濾，洗滌，干燥，制得混合物；

5、（2）將混合物轉(zhuǎn)移到帶蓋的瓷舟中，在真空條件下退火，保溫反應(yīng)，在空氣中冷卻到室溫后，用去離子水和乙醇洗滌，除去未反應(yīng)的nabh4；

6、（3）烘干，得到富氧空位bivo4/nh2-mil-125(ti)光催化材料。

7、作為本發(fā)明的進一步改進，步驟（1）中所述bivo4/nh2-mil-125(ti)與nabh4的質(zhì)量比為1.5-2.5:1。

8、作為本發(fā)明的進一步改進，步驟（2）中所述退火的溫度為300-400℃，所述保溫反應(yīng)的時間為0.5-1.5h。

9、作為本發(fā)明的進一步改進，所述bivo4/nh2-mil-125(ti)的制備方法如下：

10、s1.?將nh4vo3溶解于naoh溶液中，將bi(no3)3·5h2o溶解于混合溶液中，將nh4vo3溶液緩慢滴加到bi(no3)3溶液中，滴加完后用乙酸將體系的ph值；

11、s2.?稱量nh2-mil-125(ti)加入上述混合溶液中，持續(xù)攪拌后，將懸浮液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)內(nèi)膽中，放入干燥箱中，加熱反應(yīng)；

12、s3.?反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，離心用蒸餾水洗滌，干燥，制得bivo4/nh2-mil-125(ti)。

13、作為本發(fā)明的進一步改進，所述混合溶液為體積比為h2o：ch3cooh：c2h5oh=30：10：10的混合物。

14、作為本發(fā)明的進一步改進，所述nh4vo3、bi(no3)3·5h2o的摩爾比為1:1，所述ph值調(diào)節(jié)至4.5-5.5，所述加熱反應(yīng)的溫度為75-85℃，時間為0.5-1.5h。

15、作為本發(fā)明的進一步改進，所述nh2-mil-125(ti)制備方法如下：

16、t1.?稱量2-氨基對苯二甲酸加入dmf和無水甲醇的混合溶液中，超聲至溶解；

17、t2.在t1中溶液中加入無水甲醇和鈦酸四丁酯；

18、t3.?混合均勻后將t2中樣品轉(zhuǎn)移至不銹鋼高壓釜聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加熱反應(yīng)；

19、t4.?待反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫后，固體沉淀物先后用dmf、甲醇洗滌，干燥，得到nh2-mil-125(ti)。

20、作為本發(fā)明的進一步改進，所述加熱反應(yīng)的溫度為145-155℃，時間為40-54h。

21、本發(fā)明進一步保護一種上述的制備方法制得的富氧空位bivo4/nh2-mil-125(ti)光催化材料。

22、本發(fā)明進一步保護一種上述富氧空位bivo4/nh2-mil-125(ti)光催化材料在苯酚降解反應(yīng)中的應(yīng)用。

23、本發(fā)明具有如下有益效果：

24、（1）將半導體材料bivo4負載在具有較大比表面積、高度有序孔道結(jié)構(gòu)的mofs材料nh2-mil-125(ti)表面，構(gòu)建了bivo4/nh2-mil-125(ti)異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并進一步采用化學還原法在材料表面引入氧空位缺陷，最終制備了一種新型富氧空位bivo4/nh2-mil-125(ti)光催化材料，用于苯酚廢水的凈化處理過程；

25、（2）復(fù)合催化材料中nh2-mil-125(ti)與bivo4接觸形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)中可以形成內(nèi)建電場，驅(qū)動光生電荷定向移動，降低載流子復(fù)合率；而復(fù)合光催化材料表面引入的氧空位缺陷，可以作為電子捕獲中心，促進光催化反應(yīng)過程中光生電子和光生電荷的分離，進一步降低載流子復(fù)合率；兩者協(xié)同可以有效提升光催化降解苯酚的效率，有望實現(xiàn)苯酚廢水的高效凈化處理；

26、（3）本專利采用sem、uv-vis及esr等表征方法證實了，制備的新型富氧空位bivo4/nh2-mil-125(ti)復(fù)合光催化材料，其形貌結(jié)構(gòu)規(guī)整、光吸收能力良好、表面分布有較多的氧空位缺陷位點，光催化降解苯酚性能良好。在紫外光照射下，0.30-obqmil處理50?mg/l的苯酚溶液，90?min后苯酚降解率可以達到92.6%；

27、（4）本專利通過自由基捕獲實驗，探究提出了光催化降解苯酚的反應(yīng)機理，在富氧空位bivo4/nh2-mil-125(ti)光催化降解苯酚過程中，·o2-是主要的活性物質(zhì)，其次是·oh和h+。且通過循環(huán)利用實驗證實，富氧空位bivo4/nh2-mil-125(ti)復(fù)合光催化材料化學性質(zhì)穩(wěn)定，具有良好的工業(yè)化利用前景。