[發明專利]一種Au/BiOBr0.2I0.8可見光催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201310088862.X
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103157495A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 劉紅;蘇蕓;陳振;靳智通
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B01J27/08
• 分類號: B01J27/08
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及一種Au/BiOBr_0.2I_0.8可見光催化劑及其制備方法，屬于光催化技術領域。

背景技術

近年來，能源短缺和環境污染日益成為威脅人類生存與健康的重大問題。光催化技術是一種以半導體為催化劑利用太陽能降解有機環境污染物的綠色環境治理新技術。TiO₂化學性能穩定、無毒、價廉，是目前最具應用潛力的半導體光催化劑，但TiO₂光催化劑禁帶較寬?(Eg?=?3.2?eV)，僅能被太陽光中的紫外光激發?(占太陽能的3.8?%)，不能利用太陽光中的可見光，使得其太陽能利用率低，嚴重阻礙了其大規模商業化推廣。因此，研制可見光響應的光催化劑是提高太陽能利用率，并最終實現光催化技術產業化應用的關鍵。

鹵氧化鉍BiOX?(X?=?Cl，Br，I)是近幾年被發現的一類新型光催化材料，其特有的開放式片層結構、內部電場和間接躍遷模式有利于空穴-電子對的有效分離和電荷轉移，使得BiOX具有較高的光催化活性。其中，BiOBr和BiOI的禁帶寬度分別為2.64和1.77?eV，可利用大部分可見光進行激發。但由于單種鹵氧化鉍光催化劑的吸收波帶較窄，其光催化性能尚需進一步提高。利用兩種以上的半導體形成固溶體是一種有效調節能帶位置并獲得高性能光催化劑的手段。由于BiOBr和BiOI具有相同的晶體結構，因此，BiOBr和BiOI之間也能形成固溶體。目前對鹵氧化鉍固溶體的研究才剛剛起步，如：最近Jia等采用溶劑熱法合成了具有三維納米結構的BiOBr_xI_1-x微球，發現其在可見光降解羅丹明B中的活性要高于單一的BiOBr和BiOI?(Z.F.?Jia,?F.M.?Wang,?F.?Xin,?B.Q.?Zhang.?Ind.?Eng.?Chem.?Res.,?2011,?50,?6688-6694)。

貴金屬在半導體光催化劑表面的沉積可以改變體系的電子分布和半導體的表面性質，促進光生電子－空穴的有效分離，提高半導體的光催化活性。此外，貴金屬納米顆粒還具有強的表面等離子體效應，可增強半導體光催化劑對可見光的吸收。到目前為止，還沒有貴金屬/鹵氧化鉍固溶體復合可見光催化劑的報道。鑒于此，本發明首次利用水熱法結合光還原法制備合成了Au/BiOBr_0.2I_0.8復合可見光催化劑。本發明的制備方法，環境友好，工藝簡單。通過此方法制備的復合光催化劑中Au分布均勻。此外，制備的光催化劑具有高的可見光催化活性，在利用太陽能光催化分解有機污染物的處理中有潛在的應用價值。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種Au/BiOBr_0.2I_0.8復合可見光催化劑及其制備方法。

本發明提供的Au/BiOBr_0.2I_0.8復合可見光催化劑，由Au納米顆粒和BiOBr_0.2I_0.8固溶體復合而成。其中，BiOBr_0.2I_0.8固溶體是由大量納米片組成的花狀結構，Au納米顆粒的直徑為10-20?nm，均勻地分布于BiOBr_0.2I_0.8薄片的表面。復合光催化劑中，?Au納米顆粒的質量百分數為0.1?%-1.0?%，優選為0.6?%。

本發明首先采用水熱法制備BiOBr_0.2I_0.8固溶體，再用光還原法制備Au/BiOBr_0.2I_0.8復合光催化劑。本發明一種Au/BiOBr_0.2I_0.8可見光催化劑的制備方法，其特征在于，具有以下的制備過程和步驟：

A.?BiOBr_0.2I_0.8的制備

a.?室溫條件下，將0.8224?g碘化鉀與0.0617?g溴化鈉溶于40-60?ml去離子水中；

b.?將1.4552?g硝酸鉍(Bi(NO₃)₃·5H₂O)溶解于3-5?ml冰醋酸中，待完全溶解后，在磁力攪拌下，逐滴加入到上述步驟(a)所得溶液中；?

c.?將步驟?(b)所得溶液攪拌0.5?h后，轉移到聚四氟乙烯襯墊的高壓反應釜中，100-150?℃下晶化反應6-10?h；