[發明專利]一種核殼結構硫化鉍@氧化鉍復合物微球的制備與應用

有效

• 申請號: 201310348961.7
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN103480395A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 尹雙鳳;陳浪;黃銳;熊苗;袁青;賀捷
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01J35/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及光催化劑領域，具體地說涉及一種核殼結構硫化鉍@氧化鉍復合物微球的制備與應用。

【背景技術】

近二十年來，能源危機、環境污染和溫室效應日趨嚴重，極大地激發了人們對太陽能利用的研究興趣。太陽能光催化技術可望應用于光解水制氫、二氧化碳光催化還原制甲醇等有機物、環境污染物的處理、有機材料合成、生物質重整制氫等領域。阻礙光催化技術應用的關鍵因素在于光催化劑。迄今為止，所報道的光催化劑數以萬計，可以分為以下兩個大類：一類是以TiO₂為代表的光催化劑；另一類是不含TiO₂的光催化材料。傳統光催化材料TiO₂因為其帶隙寬而只能吸收太陽光中的紫外光，其太陽光的利用效率低。近年來，BiWO₆，Bi₂O₃，Bi₂S₃，InVO₄，BaIn₂O₄，SrCrO₄等窄帶隙非鈦基可見光催化劑的開發引起了人們的廣泛關注，但是由于其光致電子和空穴容易復合，光催化效率仍然很低。因此可見光響應的高效光催化劑的開發是光催化研究的重點。

硫化鉍的禁帶寬度約為1.8eV，幾乎能夠在紫外可見光區都有吸收，因此是一種很有潛力的可見光催化劑，然而由于其光致電子和空穴容易復合，其光催化效率也不高。而且硫化鉍容易被光催化過程中所產生的光致空穴氧化而產生Bi離子和S，從而催化劑本身發生光腐蝕，催化劑的穩定性差，重復利用效果不理想。通過與其他導體或者半導體進行復合，能夠快速的實現光致電子和空穴的分離，從而可以有效地避免光致電子和空穴的復合，還能夠在一定程度上阻止光致電子和空穴與催化劑本身發生反應。

氧化鉍作為一種很有潛力的分解水和降解有機污染物的可見光催化劑，正日益收到研究者們的關注。氧化鉍通常存在四種晶相：單斜相、四方相、體立方相、面立方相，其中單斜相的光催化活性最高。迄今為止，研究者們開發了不同合成單斜氧化鉍光催化材料的方法，不同形貌的單斜相氧化鉍被合成了，如氧化鉍薄膜、納米顆粒、納米纖維、納米片等。然而由于光致電子空穴的分離效率不高導致這些不同形貌的氧化鉍的光催化活性仍然不高。將不同半導體材料進行復合能夠促進光致電子空穴的更快轉移與分離，因此構建復合光催化材料是光催化研究領域的熱點之一。

硫化鉍與氧化鉍具有比較類似的結構，因此將硫化鉍與氧化鉍進行復合，既可以提高其對太陽光的吸收能力，同時由于異質結的存在能夠有效地實現光致電子空穴的有效分離，從而提高光催化效率還能有效地阻止催化劑本身的光腐蝕。

采用簡單的方法制備具有特殊結構、在可見光下具有高活性的、穩定的復合光催化材料成為光催化領域研究的熱點。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種核殼結構硫化鉍@氧化鉍復合物微球的制備方法。

為達成上述目的，本發明采用兩步法制備核殼結構硫化鉍@氧化鉍復合物微球，即（S1）制備刺猬狀硫化鉍；（S2）制備核殼結構硫化鉍@氧化鉍復合物微球。

本法發明制備核殼結構硫化鉍@氧化鉍復合物微球的步驟如下：

S1、取五水硝酸鉍與賴氨酸溶于乙二醇溶液中，取水溶性硫化物與賴氨酸溶于乙二醇溶液中，然后將水溶性硫化物與賴氨酸的乙二醇溶液滴加到五水硝酸鉍與賴氨酸的乙二醇溶液中，然后將制得的溶液轉移至晶化反應釜中，于60-160oC下在恒溫箱中反應1-12小時，冷卻，過濾分離，去離子水洗滌，再無水乙醇洗滌，干燥，即制得硫化鉍粉末；

S2、將上述制備好的硫化鉍粉末分散到堿溶液中，然后將上述溶液轉移至晶化反應釜中，于60-160oC下在恒溫箱中反應1-24小時，冷卻，過濾分離，去離子水洗滌，再無水乙醇洗滌，干燥，即得核殼結構硫化鉍@氧化鉍復合微球。

優選地，步驟S1所述水溶性硫化物是選自硫化鈉、硫化鉀、硫脲、硫化銨中的至少一種。

優選地，步驟S1中，所述五水硝酸鉍：硫化物：賴氨酸：乙二醇的摩爾比為1:[1.1-1.5]:0.25:[50-200]。

優選地，在步驟S2中，所述堿液是選自氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水中的至少一種。

優選地，在步驟S2中，所述堿溶液的pH值為8-14。

優選地，在步驟S2中，所述硫化鉍粉末與堿溶液的分散比例為1克硫化鉍分散于20-100毫升堿溶液中。

本發明通過改變不同的氫氧化鉀溶液的pH值來制備形貌規整的硫化鉍@氧化鉍復合物微球。