[發(fā)明專利]鐵酸鉍/鎢酸鉍異質(zhì)結光催化材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810240271.2
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108435194B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 李必勝;賴萃;曾光明;黃丹蓮;秦蕾;許飄;張辰;熊煒平;萬佳;文曉鳳;柳詩語
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J23/888
• 分類號: B01J23/888;B01J37/10;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/38
• 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(fā)明公開了一種鐵酸鉍/鎢酸鉍異質(zhì)結光催化材料及其制備方法，該光催化材料包括Bi₂Fe₄O₉和鎢酸鉍，鎢酸鉍附著在Bi₂Fe₄O₉上。其制備方法包括以下步驟：將鐵酸鉍、硝酸鉍溶液、鎢酸鈉溶液混合，調(diào)節(jié)pH值為4～6，所得混合懸浮液進行水熱反應，得到鐵酸鉍/鎢酸鉍異質(zhì)結光催化材料。本發(fā)明光催化材料具有對可見光吸收范圍寬、光催化性能優(yōu)異、穩(wěn)定性好、重復利用性強等優(yōu)點，是一種具有廣闊應用前景的可見光響應半導體光催化材料，其制備方法具有反應條件溫和、操作流程簡單、綠色環(huán)保等優(yōu)點。本發(fā)明光催化材料可用于降解水體中的羅丹明B，展現(xiàn)出高效的催化性能，實現(xiàn)了對羅丹明B的快速有效降解，有著較好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于功能納米材料領域，涉及一種異質(zhì)結半導體材料及其制備方法，具體涉及一種鐵酸鉍/鎢酸鉍異質(zhì)結光催化材料及其制備方法。

背景技術

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染問題越來越嚴重。探索新能源和研發(fā)新技術用于環(huán)境凈化成為當今社會的重要課題。與常規(guī)能源相比，太陽能作為一種新型能源具有三大優(yōu)點，即經(jīng)濟、環(huán)保、可再生。如何將太陽能轉(zhuǎn)化成新能源和用于去除污染物成為了研究的熱點。半導體光催化技術是近些年來研究最多和最成熟的以太陽能作為輔助能源來制造新能源(氫氣和甲烷等)和去除污染物的一項新技術。光催化技術是利用半導體材料在紫外光或者可見光的照射下產(chǎn)生電子-空穴對，再通過電子和空穴的還原和氧化性與氧氣或水反應，產(chǎn)生超氧自由基或羥基自由基，再利用這些活性基團攻擊廢水中的有機物促使大多數(shù)難降解有機物氧化或偶合，或者直接通過光催化裂解水產(chǎn)生氫氣。在新型的光催化技術中，其核心是光催化劑。目前，使用最廣泛的光催化劑是二氧化鈦，但是二氧化鈦的禁帶寬度較寬，只能對紫外光響應。而太陽光中，紫外光僅占5％，這嚴重限制了二氧化鈦的實際應用。因此，開發(fā)可見光響應的半導體材料則成為了重中之重。

在眾多的半導體光催化劑中，鉍系半導體材料由于其卓越的化學和熱穩(wěn)定性、無毒性以及獨特的能帶結構得到了廣泛的關注。此外，由于它們的價帶是由Bi的2s和O的2p軌道組成，具有較寬的可見光響應范圍。其中，鎢酸鉍是鉍系化合物中Aurivillius型最簡單的氧化物之一，具有良好的物理及化學性能，如鐵電、壓電、熱釋電、催化、非線性介電極化率和發(fā)光性能。但是單一鎢酸鉍僅能吸收波長小于450nm的可見光吸收，且鎢酸鉍在可見光照射下產(chǎn)生的電子-空穴對的復合效率很高，嚴重的影響了鎢酸鉍的催化性能。如何有效的抑制鎢酸鉍電子-空穴對的復合以及拓寬其可見光吸收范圍以提升鎢酸鉍的催化性能是現(xiàn)有科學研究中所面臨的棘手問題。