[發明專利]一種光催化劑、其制備方法及應用在審

申請號：	201810159150.5	申請日：	2018-02-26
公開（公告）號：	CN110193372A	公開（公告）日：	2019-09-03
發明（設計）人：	吳愛國;徐裕	申請（專利權）人：	中國科學院寧波材料技術與工程研究所
主分類號：	B01J27/06	分類號：	B01J27/06;B01J31/04;B01J37/10;B01J37/34;A61K49/22;A61K49/04;A61K41/00;C02F1/30;C02F101/36;C02F101/38
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摘要：
搜索關鍵詞：	光催化劑鹵氧化鉍檸檬酸制備可見光催化性能能級光催化性能抗氧化能力可見光氛圍環境能帶結構長周期寬光譜氧空位價帶修飾應用吸收申請保證
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【說明書】：

本申請公開了一種光催化劑、其制備方法及應用，所述光催化劑包括檸檬酸和鹵氧化鉍，所述檸檬酸修飾于所述鹵氧化鉍表面；所述鹵氧化鉍的化學式為BiOX；其中，X選自F、Cl、Br、I、At中的至少一種；所述光催化劑的顏色為黑色。該光催化劑的能帶結構中導帶和價帶之間穩定存在的氧空位能級，使其具有擴展至可見光范圍的寬光譜吸收，從而顯著提高了其光催化性能，并具有一定的抗氧化能力，因而可以在氧氛圍環境以及熱升溫環境中保持黑色穩定，保證其高效可見光催化性能的長周期穩定性。

技術領域

本申請涉及一種黑色BiOX光催化劑、制備方法及其在光催化環境治理、光熱轉換器件等方面的應用，屬于納米材料、光催化領域。

背景技術

隨著現代工農業的發展和人們生活水平的提高，越來越多的工業廢棄物、生活垃圾、殘留農藥和化肥等有機污染物通過各種途徑進入人類賴以生存的水體中，而光催化降解技術則為解決有機污染物的問題提供了一條綠色、可靠的途徑，其中半導體光催化劑是光催化降解技術中的關鍵環節。

BiOX(X＝F,Cl,Br,I,At)是一種新型層狀半導體化合物，片狀、花球狀、介孔結構的BiOX顯示出很好的光催化性能。公開號為CN102910673A的專利文獻公開了一種BiOCl微花納米光催化材料的制備方法。公開號為CN103920509A的專利文獻公開了一種介孔BiOX光催化劑的制備方法。

BiOX的禁帶寬度隨著鹵族元素原子序數的增大而逐漸減小，光催化性能也逐漸提升，如何進一步提升BiOX的光催化性能是眾多研究人員所關注的。通過特定方法制備得到在導帶和價帶之間新增一個氧空位缺陷能級的黑色BiOX材料是一種新興的方法，該方法可以實現BiOX材料在可見光區的吸收，大大擴展了材料的光譜吸收范圍，從而進一步提高其光催化性能。如Liqun Ye(Liqun Ye,Xiaoli Jin,Yumin Leng,et al.Synthesis of blackultrathin BiOCl nanosheets for efficient photocatalytic H2production undervisible light irradiation,Journal of Power Sources,2015,293:409-415)公開了一種用具有良好可見光催化活性的黑色BiOCl材料，但其氧氛圍穩定性和熱穩定性不佳。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供了一種穩定的光催化劑，該光催化劑的能帶結構中導帶和價帶之間穩定存在的氧空位能級，使其具有擴展至可見光范圍的寬光譜吸收，從而顯著提高了其光催化性能，并具有一定的抗氧化能力，因而可以在氧氛圍環境以及熱升溫環境中保持黑色穩定，保證其高效可見光催化性能的長周期穩定性。

所述光催化劑包括檸檬酸和鹵氧化鉍，所述檸檬酸修飾于所述鹵氧化鉍表面；

所述鹵氧化鉍的化學式為BiOX；其中，X選自F、Cl、Br、I、At中的至少一種；

所述光催化劑的顏色為黑色。

可選地，所述光催化劑的尺寸為1～200nm。優選地，所述光催化劑的尺寸為20nm～100nm。進一步優選地，所述光催化劑的尺寸為20nm～80nm。

可選地，所述光催化劑的形貌為片層狀。

根據本申請的另一個方面，提供了上述光催化劑的制備方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步驟：

a)將含有鉍元素和鹵素的原料通過水熱反應或溶劑熱反應，得到前驅體I；

b)將前驅體I與含有檸檬酸鹽的溶液接觸，進行表面修飾后，得到所述光催化劑。

可選地，步驟a)所述含有鉍元素和鹵素的原料中，鉍元素和鹵素X的摩爾比為：

Bi:X＝1:0.5～5。