[發(fā)明專利]一種溴氧化鉍-氧化銅納米復(fù)合光催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710814494.0
• 申請日: 2017-09-10
• 公開（公告）號: CN107537520B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡寒梅;徐娟娟;汪建;鄧崇海
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽建筑大學(xué)
• 主分類號: B01J27/06
• 分類號: B01J27/06;B01J35/02
• 代理公司: 合肥輝達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34165
• 代理人: 汪守勇

一種溴氧化鉍?氧化銅納米復(fù)合光催化劑及其制備方法，涉及光催化劑材料制備技術(shù)領(lǐng)域。首先利用十六烷基三甲基溴化銨和硝酸鉍反應(yīng)制備溴氧化鉍納米片，然后在溴氧化鉍納米片上反應(yīng)生成氧化銅納米晶。本發(fā)明制備的溴氧化鉍?氧化銅納米復(fù)合光催化劑，微觀結(jié)構(gòu)是：氧化銅納米晶均勻地生長在溴氧化鉍納米片表面上，溴氧化鉍納米片呈圓形，直徑為0.5?2μm，片厚為20?50nm，氧化銅納米晶為量子點，粒子大小介于1?5nm。溴氧化鉍?氧化銅納米復(fù)合光催化劑具有高的可見光催化活性，可顯著提高有機染料的降解速率，有望用于太陽光降解水中有機污染物。制備方法工藝設(shè)備簡單，操作簡便，重復(fù)性好，原料價廉易得，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化劑材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種溴氧化鉍-氧化銅納米復(fù)合光催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

自近現(xiàn)代以來，由于大量消耗煤炭、石油及天然氣等化石原料，人類面臨著極大的能源危機和嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題。1972年，F(xiàn)ujishima和Honda報道了TiO₂電極在近紫外光照射下分解水產(chǎn)生氫氣，從而拉開了光催化研究的序幕。傳統(tǒng)的光催化劑TiO₂是一種典型的寬帶隙(3.0-3.2eV)半導(dǎo)體材料，只能在紫外光區(qū)有響應(yīng)，從而限制了其對太陽能的利用率。近年來，由于鉍基材料在環(huán)境污染方面表面出較好的光催化活性，且其儲量豐富，毒性低，越來越受到更多學(xué)者的關(guān)注。

鹵氧化鉍，是近年來發(fā)展起來的一類新型半導(dǎo)體光催化劑材料。研究發(fā)現(xiàn)，隨著相對原子量的增大，BiOX(BiOCl-3.2eV，BiOBr-2.7eV，BiOI-1.7eV)的帶隙越小，這就提高了在廣大范圍光譜吸收的可能性。然而，材料的微觀結(jié)構(gòu)也將直接影響其物理/化學(xué)性質(zhì)，研究表明，納米尺寸的鹵氧化鉍因其具有更大的比表面積和更多的活性位點，更利于光生電子和空穴的分離，從而提高其光催化活性。目前，納米尺寸鹵氧化鉍的形態(tài)組成主要有一維納米線/棒、二維納米片/膜、三維層狀結(jié)構(gòu)等。

除了形貌和尺寸影響光催化性能之外，還可以通過復(fù)合其他組分來提高其性能。最常見的主要有半導(dǎo)體材料/BiOX復(fù)合、金屬材料/BiOX復(fù)合、助催化劑/BiOX復(fù)合等幾種。暨南大學(xué)碩士學(xué)位論文——溴氧化鉍/硫化鎘、溴氧化鉍/硫化鉍異質(zhì)結(jié)納米復(fù)合材料的合成及其光催化研究，該論文披露了一種溴氧化鉍/硫化鎘異質(zhì)結(jié)納米復(fù)合材料的制備方法，制備的溴氧化鉍/硫化鎘異質(zhì)結(jié)納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，溴氧化鉍為由納米片組成的球狀結(jié)構(gòu)，硫化鎘為規(guī)整、均一的足球狀結(jié)構(gòu)，直徑大約400nm，在硫化鎘的表面裹附著一層BiOBr納米片，形成了一種特殊的核-殼結(jié)構(gòu)。

將氧化銅與傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料進行復(fù)合，以制備性能優(yōu)越的光催化劑，是近年來逐漸發(fā)展起來的新興技術(shù)。中國專利申請CN 104815656A公開了一種氧化銅/TiO₂光催化劑及其制備方法，采用共沉淀法首先將銅源和丙三醇溶解到去離子水中，形成二價銅源-丙三醇混合溶液，然后加入TiO₂攪拌，然后調(diào)pH值至7-13，沉淀清洗、煅燒即得在紫外光和可見光條件下均有很強催化性能的納米氧化銅/TiO₂光催化劑。

本發(fā)明利用兩步合成反應(yīng)制備溴氧化鉍-氧化銅納米復(fù)合光催化劑，制備的光催化劑微觀結(jié)構(gòu)新穎，氧化銅納米晶均勻生長在呈圓形的溴氧化鉍納米片的表面上，該光催化劑具有更大的比表面積和更多的活性位點。同時調(diào)節(jié)不同的溴氧化鉍與乙酸銅摩爾比，通過光催化降解模擬有機污染物剛果紅來考察所制備的光催化劑的催化活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種方法簡單的溴氧化鉍-氧化銅納米復(fù)合光催化劑制備方法，制備的復(fù)合光催化劑具有較高的光催化活性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種制備溴氧化鉍-氧化銅納米復(fù)合光催化劑的方法，首先利用CTAB和硝酸鉍反應(yīng)制備溴氧化鉍納米片，然后在溴氧化鉍納米片上反應(yīng)生成氧化銅納米晶，具體制備步驟如下：

①、制備溴氧化鉍納米片