[發明專利]鐵卟啉/鎢酸鉍復合光催化材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710485912.6
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107159312B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 易歡;曾光明;賴萃;黃丹蓮;秦蕾;許飄;張辰;周響響;鄭雪松;任曉雅;郭雪瑩
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J31/34
• 分類號: B01J31/34;B01J31/22;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 何文紅

本發明公開了一種鐵卟啉/鎢酸鉍復合光催化材料及其制備方法，該復合光催化材料包括鐵卟啉和鎢酸鉍，其中鐵卟啉負載在鎢酸鉍上。其制備方法包括將鐵卟啉溶于乙腈與二甲亞砜的混合溶液中，得到鐵卟啉溶液，將鎢酸鉍溶于鐵卟啉溶液中，得到鎢酸鉍與鐵卟啉的混合溶液，調節鎢酸鉍與鐵卟啉的混合溶液的pH值，靜置，制備得到鐵卟啉/鎢酸鉍復合光催化材料。本發明的復合光催化材料具有分散性好、穩定性強、易于回收重復利用的優點，是一種可以廣泛應用的具有優異光催化性能的環境友好型復合光催化材料，其制備方法具有反應條件溫和、工藝流程簡單、環保等優點，可用于大規模制備。

技術領域

本發明屬于功能材料領域，涉及一種仿生物質/半導體復合光催化材料及其制備方法，具體涉及一種鐵卟啉/鎢酸鉍復合光催化材料及其制備方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展，能源與環境問題日益突出，尋找開發新能源的技術與材料已成為全球性普遍關注的重要課題。太陽能因具備清潔、經濟、可再生等優點，如今已成為備受關注的新能源。半導體光催化材料是開發太陽能最有前景的材料之一。目前為止，二氧化鈦仍然是研究最多、應用最廣的半導體光催化材料。雖然二氧化鈦的光催化活性高，但是因為其禁帶寬度只對紫外光有響應，而紫外光僅占到達地球表面太陽光的5％，這導致二氧化鈦對太陽能的利用率非常低。因此，開發一種對太陽光具有更大響應范圍的半導體光催化材料顯得尤為重要。

鎢酸鉍是一種具有典型鈣鈦礦層狀結構的半導體材料，其禁帶寬度為2.7eV，小于二氧化鈦的禁帶寬度(3.2eV)，在紫外-可見光區域表現出更為良好的光響應性。鎢酸鉍由Bi₂O₂²⁺層和WO₄^2-互相交替排列構成，為正交晶型，在光催化應用中具有耗能少、反應條件溫和、光催化穩定等特點。鎢酸鉍光催化材料的研究與開發，極大地提高了太陽能利用率，在環境凈化和新能源開發方面發揮了巨大的實用價值，然而鎢酸鉍經光照后產生的電子-空穴對復合率較高，使得鎢酸鉍的光催化活性受到限制。如何有效降低電子-空穴對的復合率是提高鎢酸鉍光催化性能面臨的一個難題。

研究者們已經嘗試用很多方法來提高鎢酸鉍的光催化活性，如增加表面積、摻雜、作為共催化劑、表面修飾、與其他半導體形成異質結構等等，其中，表面修飾是一種常用于改善鎢酸鉍光催化性能的方法。鐵卟啉，又名氯化血紅素，原卟啉IX鐵(III)構成的復合物，是一種均相金屬卟啉催化劑，具有良好的電子傳導性能，在表面修飾半導體領域具有良好的潛在應用價值，但是由于鐵卟啉難以從反應體系中分離回收和重復利用，且在反應過程中易自聚，電子傳導速率降低，制約了其在光催化領域的實際應用。另外，目前對鎢酸鉍進行表面修飾的方法主要為水熱法，但是水熱法往往采用的是普通傳導加熱的方法，存在加熱速率慢、反應時間長、熱量分布不均勻、溫度梯度大等缺點，而且采用水熱法進行表面修飾很容易破壞鎢酸鉍的晶型，影響合成材料的性質。因此，探索一種反應條件溫和、工藝流程簡單、環境友好型的將鐵卟啉成功負載在鎢酸鉍上的表面修飾方法對鐵卟啉/鎢酸鉍復合光催化材料的大規模制備和應用具有重要意義。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種分散性好、穩定性強、易于回收重復利用、光催化性能優異、環境友好的鐵卟啉/鎢酸鉍復合光催化材料，還提供了一種反應條件溫和、工藝流程簡單、環保的鐵卟啉/鎢酸鉍復合光催化材料的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種鐵卟啉/鎢酸鉍復合光催化材料，所述鐵卟啉/鎢酸鉍復合光催化材料包括鐵卟啉和鎢酸鉍，所述鐵卟啉負載在所述鎢酸鉍上。

上述的鐵卟啉/鎢酸鉍復合光催化材料中，優選的，所述鐵卟啉與所述鎢酸鉍的質量比為0.05～3∶10。進一步優選的，所述鐵卟啉與所述鎢酸鉍的質量比為0.2～1.5∶10。

上述的鐵卟啉/鎢酸鉍復合光催化材料中，優選的，所述鐵卟啉/鎢酸鉍復合光催化材料的粒徑為1μm～3μm。