[發明專利]一種鈷氧化物摻雜的堿式碳酸鉍/氯氧化鉍光催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710089506.8
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106824213B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 周忠福;陳慧娟;邵絲雨;王清露
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B01J23/843
• 分類號: B01J23/843;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發明公開了一種鈷氧化物摻雜的堿式碳酸鉍/氯氧化鉍光催化劑，它由堿式碳酸鉍和氯氧化鉍組成，其重量百分含量為：Bi₂O₂CO₃，55％～90％；BiOCl 10％～45％，所述鈷氧化物摻雜的堿式碳酸鉍/氯氧化鉍光催化劑為不規則的片形，粒徑100?200nm，鈷氧化物摻雜的堿式碳酸鉍/氯氧化鉍光催化劑形成堿式碳酸鉍/氯氧化鉍異質結；以上各組分的質量百分含量之和為100％。本發明還公開了鈷氧化物摻雜的堿式碳酸鉍/氯氧化鉍光催化劑的制備方法，本發明方法簡單快速，能提高催化劑的催化效率，適合于工業化生產，可廣泛用于降解有機污染物、光催化分解水制氫等領域。

技術領域

本發明涉及催化劑的技術領域，具體涉及一種鈷氧化物摻雜的堿式碳酸鉍/氯氧化鉍光催化劑及其制備方法。

背景技術

近年來，為了解決日益嚴重的環境污染問題，排放物、廢棄物的妥善處理逐漸受到了世界各國的廣泛關注。光催化反應能將有機污染物完全降解和礦化，避免了傳統處理方法中產生有害副產品的問題，已成為目前解決環境問題的關鍵有效的方法之一。光催化反應是光催化劑在某些波長光子能量的驅動下，通過產生空穴電子對而引發的一系列氧化還原反應，可有效去除環境中的污染物，且能耗少，無二次污染，對環境友好，在環境凈化領域中具有巨大的潛力。

當前，鉍系和鈦系材料由于其具有廉價、無毒等優點，被用于光催化反應。其中，鉍系半導體光催化材料的電子結構，價帶由Bi-6s和O-2p軌道雜化而成，在可見光范圍內有較陡峭的吸收邊，陰陽離子間的反鍵作用有利于空穴的形成與流動，有利于有機物的降解。

為了提高光催化劑質量，有不少研究人員開發了不同的光催化劑及其制備方法，例如，中國發明專利201310429602.4公開了一種鉍基鍶磁性光催化劑的制備方法，以硝酸鉍和鐵酸鍶為原料，用十二炕基苯磺酸納為分散劑，先制得鉍基鍶磁性光催化劑的前驅體，再通過烘干焙燒得到產品。該方法為堿式碳酸鉍光催化劑的水熱合成法，所用工藝對于工業化生產來說仍較為復雜，僅適用于實驗室小規模制備；中國專利201510946933.4公開了一種摻釓鈦酸鉍可見光光催化劑及其制備方法。該方法以硝酸鉍、硝酸釓和鈦酸四丁酯為原料，以冰乙酸、乙二醇甲醚和乙酰丙酮為溶劑，通過溶膠凝膠-水熱法在鈦酸鉍中摻釓鈦酸鉍表面負載鉑顆粒，改善了鈦酸鉍的能帶間隙，提高鈦酸鉍對光的利用率，即提高其催化效率。雖然該催化效率有提高，但是由于其采用貴金屬，其制造成本高，且水熱合成法繁瑣復雜，使得該工藝在規模化生產應用存在限制；中國發明專利201610134966.3公開了一種鎢酸鉍納米光催化劑及其制備方法，將鉍源、鎢源和臨界水混合，固液分離，固體部分干燥后得到鎢酸鉍納米光催化劑，該制備方法為高溫固融法和水熱法，高溫固融法所需溫度800-1000℃、反應時間10-72小時，具體過程中，將鉍源、鎢源和臨界水混合，并通過固液分離的方法制備鎢酸鉍納米光催化劑，該方法雖然操作簡單，將所需溫度降低到500℃，且反應時間較短，但是其所需反應高溫仍較高，影響光催化劑的規模化生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈷氧化物摻雜的堿式碳酸鉍/氯氧化鉍光催化劑及其制備方法，該方法簡單快速，能提高催化劑的催化效率，適合于工業化生產。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案:

一種鈷氧化物摻雜的堿式碳酸鉍/氯氧化鉍光催化劑，它由堿式碳酸鉍(Bi₂O₂CO₃)和氯氧化鉍(BiOCl)組成，其重量百分含量為：

Bi₂O₂CO₃ 55％～90％；

BiOCl 10％～45％，

以上各組分的質量百分含量之和為100％。

一種鈷氧化物摻雜的堿式碳酸鉍/氯氧化鉍光催化劑的制備方法，其步驟如下：