[發明專利]一種Bi7O9I3/石墨烯復合可見光催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410068297.5
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103861621A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 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: B01J27/06
• 分類號: B01J27/06;C02F1/30
• 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Bi₇O₉I₃/石墨烯復合可見光催化劑及其制備方法，屬于光催化及環保技術領域。

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。它直接利用太陽能、不需人工能源，能徹底礦化各種難以生物降解的有機污染物，無二次污染，具有良好的應用前景。目前商業的光催化劑主要是TiO₂，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(占太陽能的45%)，使得其太陽能利用率低，嚴重阻礙了光催化技術的大規模商業化推廣。開發高性能可見光響應的光催化劑已成為當前最熱門的研究方向之一，也是光催化技術進一步走向產業化的必然趨勢和發展方向。

碘氧化鉍(BiOI、Bi₇O₉I₃和Bi₅O₇I)是近幾年被發現的一類新型可見光催化材料，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，使得碘氧化鉍具有比傳統光催化劑更高的催化活性，因此，碘氧化鉍是一類極具應用前景的可見光催化材料。但單一的碘氧化鉍催化劑仍存在光吸收范圍窄、量子效率低等問題，它們的光催化效率仍需進一步提高。?最近的研究發現，通過貴金屬沉積(H.?Liu,W.?R.?Cao,?Y.?Su,?Y.?Wang,?X.?H.?Wang.?Appl?Catal?B:?Environ,?2012,?111-112:?271-279)或與其他半導體復合(X.?Zhang,?L.?Z.?Zhang,?T.?F.?Xie,?D.?J.?Wang.?J.?Phys.?Chem.?C.?2009,?113,?7371-7378)等方式對BiOI進行改性，可以顯著提高BiOI的光催化效率，但至今尚未見有對Bi₇O₉I₃和Bi₅O₇I的改性研究。

石墨烯是一種新的碳的同素異形體，它是由sp²雜化的單層碳原子組成的蜂窩狀二維晶體，具有優異的力學、熱學、光學和電學性能以及超大的比表面積。將石墨烯與半導體光催化劑復合能有效降低光催化劑的電子-空穴復合率，同時能增加光催化劑對污染物的吸附能力。因此，將石墨烯與Bi₇O₉I₃進行復合對進一步提高其光催化性能具有積極意義。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種Bi₇O₉I₃/石墨烯復合可見光催化劑及其制備方法。

本發明首先采用液相法制備Bi₇O₉I₃，再用溶劑熱法制備Bi₇O₉I₃/石墨烯復合光催化劑。

本發明一種Bi₇O₉I₃/石墨烯復合可見光催化劑，其特征在于具有以下的組成：Bi₇O₉I_3?85.0-95.0?wt.%，石墨烯5.0-15.0?wt.%。

本發明一種制備Bi₇O₉I₃/石墨烯復合光催化劑的方法，其特征在于，具有以下的制備過程和步驟：

A.?Bi₇O₉I₃的制備

(a)????室溫條件下，將0.249?g?碘化鉀(KI)?溶解在10?ml的乙二醇中；?

(b)???將0.7228?g?Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解在20?ml的乙二醇中；

(c)????將30?ml乙二醇加入至帶攪拌和回流裝置的三頸燒瓶中，油浴加熱至160?℃；

(d)???將步驟(a)所得溶液加入到步驟(c)所得液體中，并充分攪拌10?min；