[發明專利]一種Ag/AgBr/BiOBr/Bi復合型光催化劑的制備

在審

• 申請號: 201810346301.8
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108452815A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 朱紅軍;沈英;陳靜
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J27/08
• 分類號: B01J27/08;B01J35/02;C02F1/30;C02F101/30
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本發明為一種Ag/AgBr/BiOBr/Bi復合型光催化劑的制備，提供了一種在可見光下具有光催化降解有機染料的復合型光催化劑的制備方法，其制備包括以下步驟：以單質鉍為基質材料，采用一種原位氧化還原反應法，利用Bi與AgBr發生氧化還原反應，制備了具有異質結結構的Ag/AgBr/BiOBr/Bi復合型光催化劑。本發明制備的Ag/AgBr/BiOBr/Bi異質結復合型光催化劑具有良好的光催化性能，能夠在可見光照射下，降解羅丹明B、結晶紫和金橙II在內的多種染料。本發明涉及的工藝簡單，原料易得，光響應性能良好，可重復使用，適用于工業化生產，應用前景廣泛。

技術領域

本發明屬于光催化技術領域，涉及一種在可見光下具有高降解多種染料活性的Ag/AgBr/BiOBr/Bi復合型光催化劑的制備。

背景技術

隨著當今科技的迅速發展，人們生活水平提高的同時，環境污染及能源短缺問題成為人類可持續發展面臨的嚴峻挑戰。光催化技術通過利用太陽能來降解污染物，在其高效、節能和清潔的同時，又能降解并礦化許多結構穩定的污染物，無二次污染等優勢成為當今最具發展前景的治理環境污染的技術之一。近些年，人們發現，鉍在作為綠色元素且儲量豐富的前提下，具有很高的研究價值。鉍獨特的6S²外層電子構型，使其具有窄的禁帶寬度，容易被可見光激發。更引人注意的是，由鉍擴展出的一系列鉍基化合物，在對難降解有機物具有良好的催化作用，而且鉍系化合物在反應過程中具有較高的穩定性。在現有的光催化材料中，復合型光催化材料因其通過組合不同電子結構的半導體材料并調整其光生載流子遷移。通過異質結的構建，有效提高光生電子空穴對分離效率，促進更多的電子空穴對參與光催化反應，提高其氧化還原能力。構建異質結的方法通常包括水熱法、溶劑熱法、沉積法和離子交換法等。如2011年Cheng等以BiOBr為基質材料和AgNO₃進行離子交換，先得到AgBr，再將生成的AgBr部分光還原成Ag，制備了異質結結構的Ag/AgBr/BiOBr光催化劑，所得光催化劑具有優良的可見光降解有機染料和生物滅菌性能(Chem.Commun.，47(2011)7054-7056)。再如2017年Gupta等，同樣以BiOBr為基質材料，通過與硝酸銀作用，采用沉積法，再經高溫煅燒，合成了可見光催化劑Ag/AgBr/BiOBr，其具有光催化降解制藥廢水的性能(Mater. Res.Bull，88(2017)148-155)。而本專利則是選用單質鉍為基質材料，采用一種特殊的原位氧化還原方法，無需光還原或煅燒，即得到了一種具有高可見光活性的Ag/AgBr/BiOBr/Bi復合型光催化劑。

發明內容

與現有技術相比，本發明結合最新研究進展，提供了一種具有異質結結構復合型光催化劑的制備方法。

本發明的優點：本發明以單質鉍為基質材料，不同于常見異質結復合型光催化劑的制備，采用一種原位氧化還原反應法，利用Bi與AgBr發生氧化還原反應，得到了 Ag/AgBr/BiOBr/Bi復合型光催化劑。單質鉍不僅提供了反應基質，而且有利于生成的 Ag/AgBr/BiOBr分散，避免生成的異質結團聚，這有效的提高了所得光催化劑的光催化性能。光催化實驗結果表明，此法制備的催化劑在模擬太陽光(300W氙燈)下對結晶紫、金橙II、甲基橙、孔雀綠和羅丹明B等在內的多種染料均具有很好的降解活性，且涉及工藝簡單，設備要求低，原料價廉易得，適于工業化生產。

附圖說明

圖1為單質鉍和Ag/AgBr/BiOBr/Bi復合型光催化劑的XRD圖；

圖2為可見光下Bi、P25和Ag/AgBr/BiOBr/Bi復合型光催化劑降解羅丹明B的降解效率圖。

具體實施方式

(1)Ag/AgBr/BiOBr/Bi復合型光催化劑的制備