[發明專利]高效可見光催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201410083039.4
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103877971A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 于洪文;翟佳麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院東北地理與農業生態研究所
• 主分類號: B01J23/31
• 分類號: B01J23/31;B01J35/10;B01J20/22;B01J20/30;A62D3/17
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及一種可見光催化劑及其制備方法。

背景技術

環境問題和能源問題是人類面臨的最大挑戰。半導體光催化技術，為我們提供了一種有效治理環境污染和高效利用太陽能的有效途徑，在眾多的光催化劑中，由于二氧化鈦（TiO₂）具有無毒、穩定性好和催化活性高等優點，被廣泛應用于催化領域。然而，由于TiO₂作為一種寬帶隙半導體材料僅能被紫外光激發，而紫外光量僅占整體太陽光的3%-4%，紫外光的光能利用率較低，從嚴重制約了TiO₂的實際應用與發展。因此，可見光光催化劑的研發已經成為世界本領域科學家的重要科研命題。

眾所周知，氧化石墨烯（graphene?oxide，英文縮寫為GO）作為石墨烯的氧化形態，在其表面和邊緣存在著大量的含氧基團，如羥基、羰基、環氧基及羧基。這種C-C的sp2-共軛結構和大量的含氧基團使氧化石墨烯成為一種半導體材料并且具有可見光響應，可以用于光催化材料。然而，氧化石墨烯作為一種電子受體，在光催化過程中將被光還原成還原石墨烯（RGO）；RGO的生成將會使該材料的帶隙寬度發生變化，從半導體材料變為導體，繼而失去光催化活性。因此，我們著重研發一種基于氧化石墨烯的復合材料，使氧化石墨烯成為電子給體，提升氧化石墨烯作為可見光催化劑的光穩定性能。

研究發現，在諸多的半導體材料中，Bi₂WO₆是最適合與氧化石墨烯形成復合材料的雜化對象。Bi₂WO₆具有以下優點：(1)Bi₂WO₆是一種可持續的光催化劑。具有無毒、生物兼容性良好，并且具有可見光活性；（2）氧化石墨烯和Bi₂WO₆的能帶位置表明，氧化石墨烯導帶中的光生電子將會轉移到Bi₂WO₆的導帶，從而增強光催化劑的光生電荷分離效率，提高光催化活性。同時，減少了氧化石墨烯中光生電子的數量，提升了氧化石墨烯的抗氧化能力。

發明內容

本發明的目的是為了解決可見光催化劑對染料的吸附性能低、催化活性差和現有制備方法操作復雜的問題，而提供了高效可見光催化劑及其制備方法。

本發明的高效可見光催化劑含有物質A和Bi₂WO₆微球，其中，物質A的質量占高效可見光催化劑質量的5%～15%，所述的物質A為氧化石墨烯或石墨烯；

所述的Bi₂WO₆微球，是按下述方法制備的：

一、Na₂WO₄溶液的制備：將Na₂WO₄·2H₂O固體溶解于去離子水后，超聲攪拌均勻后，得到Na₂WO₄溶液，所述的超聲攪拌時間為5min～10min；

其中，所述的Na₂WO₄·2H₂O固體的物質的量與去離子水的體積比為（1.0mmol～1.5mmol）:40mL；

二、Bi(NO₃)₃-乙二醇溶液的制備：將Bi(NO₃)₃·5H₂O固體溶解于乙二醇中，超聲攪拌均勻后，得到Bi(NO₃)₃-乙二醇溶液，所述的攪拌超聲時間為5min～10min；

其中，所述的Bi(NO₃)₃·5H₂O固體的物質的量與乙二醇的體積比為（2.0mmol～3.0mmol）：40mL；

三、混合液A：將步驟二得到的Bi(NO₃)₃-乙二醇溶液加入到的步驟一得到的Na₂WO₄溶液中，攪拌混合2h～3h，得到混合液A；

步驟三中所述的Bi(NO₃)₃-乙二醇溶液與Na₂WO₄溶液的體積比為（0.5～1.5）：1；