[發明專利]一種α/β-氧化鉍相異質結光催化劑及其制法和用途

有效

• 申請號: 201710103214.5
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106732524B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 蔣峰芝;史穎穎;張葉飛;王珊;陳宇;龍艷菊;李領鑫
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: B01J23/18
• 分類號: B01J23/18;C02F1/30;C02F101/30
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本發明提供了一種α/β?Bi₂O₃相異質結光催化劑的其制備方法和用途。首先將2?4mmol鉍源物質溶于70mL還原性溶劑中，在室溫下磁力攪拌30min，然后將0?2.0mL苯胺加入到上述溶液中，繼續攪拌10min。將上述混合液轉移到反應釜中，放入烘箱中在150℃?180℃進行溶劑熱反應8?12h，得到鉍基前驅體。將前驅體洗滌、干燥、研磨，并放入馬弗爐中在300℃下煅燒0.5?2.0h，所得的黃色至綠色粉末即為α/β?Bi₂O₃相異質結光催化劑。將本發明所制備的α/β?Bi₂O₃相異質結光催化劑用于降解水中的有機污染物，該催化劑相對于商業TiO₂(P25)、純相的α?Bi₂O₃及純相的β?Bi₂O₃等光催化劑具有更高的可見光催化活性。

技術領域

本發明屬于光催化領域，具體涉及一種α/β-Bi₂O₃相異質結光催化劑的制備方法及其用途。

背景技術

光催化技術具有效率高、成本低、無二次污染、操作簡便等優點。以半導體作為光催化劑，利用太陽光作為光源，光催化降解空氣與水環境中的有機污染物及無機污染物，早已引起了人們的廣泛重視。現今廣泛使用的半導體光催化劑主要是過渡金屬氧化物，如TiO₂、ZnO、Fe₂O₃等，其中TiO₂因其優異的光電性能而被廣泛研究。然而，TiO₂仍然具有兩個缺陷限制了它的實際應用：（1）TiO₂禁帶寬度為3.2eV，只能吸收波長為387nm以下的紫外光，而紫外光僅占太陽光總能量的5%左右，因此TiO₂不能有效利用太陽能；（2）TiO₂的光生電子與空穴容易再結合，光量子效率極低，導致其光催化活性較低。雖然人們嘗試通過各種摻雜、敏化或復合的方法對TiO₂進行改性，以提高其在可見光下的光催化活性，但長期以來難有突破性進展。因此，開發可見光響應、光催化活性高的新型光催化材料成為了一個重要的發展趨勢。

近年來, 具有可見光活性的鉍系光催化劑引起了人們的廣泛關注。Bi₂O₃是一種常見的鉍系半導體功能材料, 廣泛應用于催化、光學涂層、固體燃料電池、氣體傳感器和玻璃制造等領域。Bi₂O₃具有α，β，γ和δ等多種晶型，屬于間接帶隙半導體, 禁帶寬度為2.6-2.9eV。Bi₂O₃在水中受到能量高于其帶隙能的光照射時, 會產生導帶電子和價帶空穴, 它們分別與O₂和H₂O等反應產生具有氧化活性的自由基, 如?O₂^-和?OH等, 這些自由基可與光催化劑表面吸附的有機污染物發生氧化還原反應, 使其降解。利用Bi₂O₃進行光催化處理污水非常具有研究價值。