[發明專利]一種光催化劑，其制備方法及用途

有效

• 申請號: 201310743044.9
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103736506A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 倪永紅;徐惠
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: B01J27/08
• 分類號: B01J27/08;B01J35/02;C02F1/30;C02F101/38
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 朱順利

技術領域

本發明涉及高效光催化劑的合成及應用，具體涉及一種光催化劑，其制備方法及用途。

背景技術

在過去的幾十年里，利用光催化技術來降解工業生產中產生的各種廢物已成為當前的研究熱點之一。TiO₂是最具有代表性的催化劑，但TiO₂的帶隙為3.2eV，是一種寬帶隙半導體，只能在紫外光下才能發揮作用，因此不論從完善光催化降解理論的角度還是從實際應用的方面來說都有必要尋找新型的光催化劑。近來，鹵化氧鉍BiOX(X=Cl,Br,I)系列半導體材料因其在顏料、光學、電化學尤其是催化性能方面的優異表現而引起了人們廣泛關注，BiOBr微、納米材料在可見光區域內也是一種優良的光催化劑，能夠有效地降解有機物。目前已發現有多種方法可以用來制備BiOBr微納米材料，主要包括：微波法、離子液體法、反相微乳液法、溶劑熱及水熱法等，例如：Xia課題組通過使用具有反應性的離子液體制備出了具有高催化活性的球狀BiOBr多孔及空心微納結構(Dalton?Trans.,2011,40,5249-5258)；Zhang課題組通過使用微波輔助的溶劑熱法得到了BiOBr微球(J.Colloid?Interface?Sci.,2011,354,630–636)；Qian課題組通過選擇性水熱合成獲得了花狀BiOBr微結構(J.Solid?State?Chem.,2011,184,1459–1464)；Jiang課題組通過水熱法制備了片狀BiOBr微結構(J.Photochem.Photobiol.A:Chemistry,2010,212,8–13)。這些制備出來的BiOBr材料都表現出較好的光催化降解有機染料的性能。但上述制備BiOBr的過程中通常會使用到有機或者無機酸、有機溶劑及一些特殊的設備，而這些原料及實驗設備的使用既會增加制備成本又會對環境造成不利影響，因此，探索簡單、溫和的制備路線仍顯得非常必要。

為了提高BiOBr的光催化性能，cheng課題通過原位離子交換法在BiOBr上負載了AgBr(Chem.Commun.,2011,47,7054–7056)，由于銀的鹵化物在光照下會部分分解為銀納米顆粒；銀納米顆粒的表面等離子共振(SPR)導致其強烈地吸收可見光，因此產生的Ag/AgX材料在可見光的照射下擁有很好的光催化降解性能及穩定性。空穴/電子對的復合是限制催化劑活性的主要因素，Fu課題組將BiOBr沉積在C₃N₄上形成BiOBr–C₃N₄異質結(J.Mater.Chem.,2012,22,21159)，可以有效地分開空穴/電子對；Jiang課題組通過將Fe摻雜在BiOBr中形成空心花狀的BiOBr(J.Mater.Chem.A,2013,1,2406)，空心花狀的BiOBr具有較大的比表面積可以吸附大量的有機物，并發現Fe對光催化活性有很大影響；由于ZnFe₂O₄可以吸收波長為653nm的光，Kong課題組將ZnFe₂O₄摻雜在上形成BiOBr–ZnFe₂O₄異質結(Chem.Commun.,2011,47,5512–5514)，研究顯示，BiOBr的光催化性能得到了顯著的提升。

本發明設計了一條簡單的合成BiOBr微納結構的方法上，在常溫常壓下利用金屬Ni微球作為犧牲模板，成功地合成出具有花狀結構的溴化氧鉍，光催化實驗顯示，這種特殊形貌的BiOBr具有優異的可見光降解有機小分子的性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光催化劑，其制備方法及用途，本發明所要解決的第1個技術問題是提供一種簡單的BiOBr材料的制備方法，本發明所要解決的第2個技術問題是對合成的BiOBr的光催化性能進行探究。

具體技術方案如下：

一種光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

（1）將鉍源溶于pH為5.0的稀硝酸溶液中，形成澄清溶液A；

（2）將CTAB、PVP及球形的Ni單質超聲分散于10mL的乙醇中，形成混合體系B；

（3）將A、B混合后室溫下靜置，得白色沉淀；

（4）洗滌；

（5）干燥至恒重。

進一步地，鉍源選擇五水合硝酸鉍。

進一步地，步驟（3）中靜置3h。

進一步地，步驟（4）中用去離子水洗滌數次。

進一步地，步驟（5）中于60℃下真空干燥至恒重。